在11月10日的《自然》杂志上,斯坦福大学研究人员发表了一项神经科学研究,通讯作者为华人学者杨燕敏。杨燕敏早年毕业于上海第一医学院,现任斯坦福大学助理教授。
神经细胞由胞体、树突、轴突和轴突终末四部分组成,轴突在神经冲动传递中起关键作用。巨轴突神经病(giant axonal neuropathy, GAN)是一种由GAN基因突变引起的罕见神经疾病,常在儿童早期发病。GAN基因编码的巨轴突蛋白(gigaxonin)属于BTB/kelch细胞骨架蛋白超家族,广泛表达。该蛋白导致的细胞骨架网络改变与肌萎缩侧索硬化(ALS)等常见疾病相关,因此具有重要研究意义。病理分析显示,GAN患者轴突退化,伴随细胞骨架成分累积和聚集,但其分子机制尚不明确。
斯坦福团队发现,巨轴突蛋白通过其BTB结构域与泛素激活酶E1结合,碳端kelch重复结构域直接与微管结合蛋白1B(MAP1B)轻链(LC)相互作用。巨轴突蛋白过表达可加速MAP1B-LC降解,该过程可被蛋白酶体抑制剂阻断。泛素是一种由76个氨基酸组成的高度保守蛋白,普遍存在于真核细胞,共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶体识别并降解,泛素相当于蛋白质降解的标签。
在缺失GAN的神经细胞中,MAP1B-LC累积。野生型皮质神经细胞中MAP1B过表达会导致细胞死亡,其特征与缺失GAN的神经细胞死亡相似。降低MAP1B表达水平可显著提高缺失GAN神经细胞的存活率。巨轴突蛋白作为一种新型泛素脚手架蛋白,调控MAP1B-LC降解,为阐明人类神经退行性疾病提供了新的分子机制。