C9ORF72基因编码的poly-PR通过SRSF7调控STMN2表达影响ALS/FTD神经元轴突再生机制研究

《Acta Neuropathologica Communications》：C9ORF72 poly-PR disrupts expression of ALS/FTD-implicated STMN2 through SRSF7

《Acta Neuropathologica Communications》最新研究揭示C9ORF72基因突变导致神经退行性疾病的新机制。美国加州大学旧金山分校Daniel A. Mordes团队发现，ALS/FTD相关基因C9ORF72编码的毒性蛋白poly-PR通过干扰RNA结合蛋白SRSF7的磷酸化状态，下调微管稳定因子STMN2表达，进而损害人类诱导神经元轴突再生能力。该研究首次建立poly-PR-SRSF7-STMN2通路与神经元修复缺陷的分子联系，为开发靶向抗PR治疗策略提供理论依据。

　　

在神经退行性疾病研究领域，C9ORF72基因的六核苷酸重复扩增一直是科学界关注的焦点。这种遗传变异不仅是肌萎缩侧索硬化症(ALS)和额颞叶痴呆(FTD)最常见的遗传病因，更因其复杂的致病机制而充满谜团。当这个非编码区的GGGGCC重复序列异常扩增时，会通过非经典翻译产生多种二肽重复蛋白(DPRs)，其中反义链编码的脯氨酸-精氨酸重复蛋白(poly-PR)被认为具有显著的神经毒性。然而，这些毒性蛋白究竟如何破坏神经元功能，特别是如何影响对神经退行性疾病至关重要的RNA代谢过程，始终是未解的科学难题。

美国加州大学旧金山分校Karen S.Wang和Julie Smeyers作为共同第一作者，在Daniel A. Mordes教授带领下，联合哈佛大学多个研究机构，采用多学科交叉方法揭示了poly-PR致病的新机制。他们发现poly-PR能特异性干扰RNA结合蛋白SRSF7的功能，进而影响微管稳定因子STMN2的表达，最终导致人类神经元轴突再生能力受损。这项发表于《Acta Neuropathologica Communications》的研究，首次将C9ORF72基因突变、RNA结合蛋白失调和轴突修复缺陷三者联系起来，为理解ALS/FTD的早期病理过程提供了全新视角。

研究团队运用了几项关键技术：通过NGN2诱导将人诱导多能干细胞(iPSC)分化为兴奋性神经元；采用TMT标记的磷酸化蛋白质组学分析poly-PR处理细胞的蛋白磷酸化变化；利用微流控芯片装置建立轴突切断再生模型；结合siRNA基因沉默和慢病毒过表达进行功能验证。所有实验均使用KOLF2.1 J和iPS3两种iPSC细胞系进行重复验证。

在"C9ORF72 repeat expansion-encoded poly-PR affects STMN2 expression and axon regeneration"部分，研究人员首先发现poly-PR能显著降低人类诱导神经元中STMN2 mRNA水平，而TARDBP（编码TDP-43）表达不受影响。通过微流控芯片轴突切断实验，证实表达poly-PR的神经元表现出明显的轴突再生障碍，再生长度较对照组减少约30%。这些结果提示poly-PR可能通过独立于TDP-43的途径影响STMN2表达和神经元修复能力。

"Phospho-proteomics reveals that poly-PR perturbs nuclear RNA-binding proteins"部分展示了全局磷酸化蛋白质组学的关键发现。在检测到的4,500多个磷酸肽段中，poly-PR特异性引起27个磷酸蛋白变化，其中RNA结合蛋白显著富集，特别是核仁和核斑相关蛋白。SRSF7的RS结构域磷酸化状态发生显著改变，而总蛋白水平保持不变。相比之下，poly-GR对磷酸化蛋白质组影响较小，突出了poly-PR作用的特异性。

"SRSF7 sustains levels of STMN2 in human stem cell-derived induced neurons"部分验证了SRSF7对STMN2的调控作用。在两种不同遗传背景的iPSC来源神经元中，SRSF7敲低均能稳定降低STMN2 mRNA和蛋白水平，但不会诱导STMN2隐性外显子(CE)的产生。这种调控关系具有特异性，因为其他RNA结合蛋白（如SRSF10、TRA2B）敲低不影响STMN2表达。

最后在"SRSF7 supports axonal regeneration in induced neurons"部分，研究团队通过功能实验证实SRSF7敲低可模拟poly-PR的轴突再生缺陷表型，使再生长度减少约25%。更重要的是，外源补充STMN2能显著挽救SRSF7缺失导致的再生障碍，证明SRSF7-STMN2轴在维持神经元修复能力中的核心作用。

这项研究的讨论部分提出了几个重要观点：首先，poly-PR通过干扰SRSF7等RNA结合蛋白的磷酸化状态，建立了一种独立于TDP-43的STMN2调控机制，这解释了为何在某些C9ORF72患者中观察到STMN2减少但缺乏TDP-43病理的现象。其次，研究为近期C9ORF72靶向临床试验的失败提供了潜在解释——单纯抑制正义链转录可能无法有效对抗反义链编码poly-PR的毒性。最后，发现SRSF7-STMN2调控轴为开发新型神经保护策略提供了特异性靶点，特别是针对疾病早期轴突病变的干预。

该研究的创新性在于首次将C9ORF72基因突变、RNA代谢紊乱和轴突修复缺陷三者通过poly-PR-SRSF7-STMN2通路有机联系起来，不仅深化了对ALS/FTD分子机制的理解，也为开发针对特定DPRs的精准治疗策略奠定了理论基础。未来研究可进一步探索SRSF7磷酸化调控的具体分子机制，以及poly-PR如何选择性干扰特定RNA结合蛋白的功能，这些发现或将开辟神经退行性疾病治疗的新途径。