解密有毒 Tau 蛋白作恶方法!引导出阿兹海默症新线索

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过去,对人类大脑组织和各种 tau 病变模型系统的研究报告指出,有毒形式的 tau 会对细胞核和基因组结构产生负面影响,从而确定致病性 tau 诱导的异染色质( heterochromatin ) 解凝 ( decondensation ) 和随后的逆转录转位子 ( retrotransposon ) 活化,是导致神经系统退化的媒介。

美国德州大学圣安东尼奥健康科学中心 ( University of Texas Health Science Center at San Antonio ) 的科学家近期发表的报告显示,有一种发炎触发因子在病毒感染期间出现的会升高。这种现象在阿兹海默症,和罕见的进行性核上神经麻痺症 ( progressive supranuclear palsy, PSP ) 中都有观察到。

进行性核上神经麻痺症 ( PSP ) 常见于一种非典型的帕金森氏症 ( Parkinson’s disease ) ,病程进展较帕金森氏症快很多。一般来说,帕金森氏症从第一期到第五期最长可达 30 年,但 PSP 平均在 10 年左右就会恶化到病人需要长期卧床。 PSP 初期,患者会意识到走路容易失衡摔倒,接着,会出现眼睛难以往上或往下看的情形。随着病情进展,逐渐恶化为四肢僵硬、个性改变、说话和吞咽困难等。

tau 蛋白沉积物普遍存在于阿兹海默症和 PSP 中

阿兹海默症和进行性核上神经麻痺症的特征,是都具有一种叫做 tau 的蛋白质有毒沉积物。研究发现, tau 诱导的“跳跃基因 ( jumping genes ) ”,可以将自己重新定位或复制到基因组中的其他位置,进而形成双股 RNA ( double-stranded RNA, dsRNA ) 。这种 RNA 模拟病毒感染中也存在的发炎触发因素,。这项新颖研究已发表在 《 Science Advances 》上。

“转位元 ( transposable elements ) ”,即所谓的跳跃基因,是帮助我们理解阿兹海默症的一个新领域。研究团队表示:“尽管跳跃基因是我们正常基因组的一部分,但这些 dsRNA 在免疫系统看来就像病毒,我们的研究提供了关于它们除了跳跃能力之外,如何驱动疾病过程的新见解。”

致病性 tau 诱导的转位元衍生的 dsRNA 驱动神经炎

研究人员发现, dsRNA 和 dsRNA 传播机制在阿兹海默症和 PSP 患者死后脑组织的星状细胞( astrocytes )和 tau 转基因小鼠的大脑中升高;在果蝇 tau 蛋白模型中,也检测到 dsRNA的累积。星状细胞是为神经元提供代谢支持、调节神经传递物质,并维持血脑屏障 ( blood-brain-barrier, BBB ) 完整性的细胞。

神经元 ( neurons ) 不断地减少和流失,是阿兹海默症和其他神经退化性疾病中普遍存在的情形。在衰老和疾病中,星状细胞会对神经元环境的损伤和破坏做出反应。本次的发现可视为打开了星状细胞生物学,及其在转位元控制中的作用的大门。

研究团队表示,由于目前在针对阿兹海默症患者的当地第二期临床试验中,主要针对跳跃基因的活化,因此全盘了解跳跃基因产生的有毒分子 (包括 dsRNA )的组成部分非常重要。

延伸阅读:Tau 蛋白如何在脑内穿梭?破解阿兹海默症之谜

参考资料:
1. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq5423

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