α-突触核蛋白剪接异构体通过相分离途径聚集的机制研究及其在帕金森病中的意义

本期推荐：剑桥大学团队针对帕金森病相关蛋白α-突触核蛋白（αSyn）剪接异构体的相分离（LLPS）行为展开研究。通过显微成像和微流控技术，首次揭示αSyn-140/126/112/98四种异构体在相分离临界浓度和聚集动力学上的显著差异，发现较短的αSyn-112/98相分离倾向性降低但沉积途径聚集加速，为理解选择性剪接在突触核蛋白病中的作用提供新视角。

　　在神经退行性疾病研究领域，α-突触核蛋白（α-synuclein, αSyn）的异常聚集被认为是帕金森病等突触核蛋白病的核心病理特征。传统研究主要关注全长αSyn-140的淀粉样纤维沉积途径，但近年来发现液-液相分离（liquid-liquid phase separation, LLPS）形成的蛋白质凝聚体可能是病理性聚集的新途径。更复杂的是，SNCA基因通过选择性剪接产生的多种αSyn异构体（如缺失外显子3的αSyn-126、缺失外显子5的αSyn-112及双缺失的αSyn-98）在脑组织中广泛存在，这些变异体在相分离过程中的行为差异及其病理意义仍是未解之谜。

剑桥大学研究团队在《SCIENCE ADVANCES》发表的研究中，首次系统比较了四种αSyn剪接异构体在相分离途径中的行为差异。研究采用共聚焦显微镜动态监测蛋白质液滴形成过程，结合微流控技术精确测定相分离临界浓度，并利用硫黄素T（ThT）荧光追踪凝聚体内淀粉样纤维的形成动力学。

研究结果显示，四种异构体的相分离能力呈现明显的长度依赖性：全长αSyn-140的临界浓度最低（507±27 μM），而最短的αSyn-98最高（767±51 μM）。通过构建相图发现，αSyn-140的相分离区域最广，αSyn-98最窄。时间分辨观察显示，αSyn-140形成的凝聚体体积最大（直径>10 μm），而短异构体初期仅能形成亚分辨率的微小液滴。值得注意的是，当αSyn-140与αSyn-112混合时，后者能剂量依赖性地提高相分离临界浓度，表明异构体间存在协同调控。

在凝聚体转化为淀粉样纤维的过程中，研究者观察到更显著的长度效应：αSyn-140在达到相分离浓度后立即开始聚集，而αSyn-98需要高达2102±56 μM的临界浓度。这种趋势与经典沉积途径（无相分离中介）形成鲜明对比——在沉积途径中，缺失外显子5的αSyn-112/98反而表现出更快的纤维形成速率。电镜和红外光谱证实，所有异构体最终都形成典型的交叉β-折叠纤维，但短异构体的β-折叠含量更高。

讨论部分指出，αSyn的相分离行为主要受蛋白质长度而非特定结构域主导，这与沉积途径的调控机制截然不同。这种差异可能源于长链蛋白更强的熵效应和多重弱相互作用能力。该发现为解释临床观察提供了新视角：帕金森病患者脑中短异构体表达下调可能间接促进了全长αSyn的相分离病理过程。研究建立的微流控临界浓度测定方法为定量比较蛋白质相分离能力提供了新范式，相关原理可拓展至tau、Aβ等其他淀粉样蛋白的研究。

这项研究首次揭示了αSyn剪接变异体在相分离途径中的行为规律，为理解选择性剪接在神经退行性疾病中的作用提供了分子层面的解释。未来研究需要进一步探索生理条件下（无PEG时）的相分离调控机制，以及不同异构体在神经元中的共表达模式对蛋白质聚集命运的调控作用。