Rab10 T73D磷酸模拟突变导致小鼠出生后致死及神经元发育异常的机制研究

本研究针对Rab10 Thr73位点磷酸化在神经退行性疾病中的作用机制不明的问题，通过构建Rab10 T73D磷酸模拟突变小鼠模型，揭示了该突变导致小鼠出生后致死、大脑皮层变薄及神经元突触缩短等发育缺陷。研究发现T73D突变使Rab10持续处于GTP结合状态，削弱其与GDI1/GDI2/JIP1的相互作用，改变囊泡运输动力学，最终影响神经元发育。该成果发表于《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》，为理解磷酸化Rab10的生理功能及神经退行性疾病机制提供了重要依据。

　　

在神经退行性疾病研究领域，Rab蛋白家族成员Rab10的Thr73位点磷酸化一直是个未解之谜。尽管已知LRRK2激酶介导的Rab10磷酸化与帕金森病（PD）和阿尔茨海默病（AD）密切相关，但这一修饰如何影响神经元生理功能仍不清楚。更棘手的是，现有技术难以在活体中动态追踪磷酸化Rab10的真实行为，而传统的基因敲除模型又无法模拟持续磷酸化状态。这些知识空白严重阻碍了针对Rab10磷酸化通路的治疗策略开发。

为解决这一难题，山东大学的研究团队另辟蹊径，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了全球首个Rab10 T73D磷酸模拟突变小鼠模型。这种将苏氨酸替换为天冬氨酸的策略，成功模拟了持续磷酸化状态。令人震惊的是，纯合突变小鼠出生后全部死亡，大脑皮层厚度减少20%，神经元突触显著缩短。体外实验进一步显示，突变导致Rab10在神经元突起末梢的定位减少50%，而在溶酶体的分布增加2倍。机制研究表明，T73D突变将Rab10"锁定"在GTP结合状态，使其与运输调控蛋白GDI1/GDI2的结合能力降低60%，与神经元发育关键效应子JIP1的相互作用也减弱40%。活细胞成像捕捉到更惊人的细节：携带突变Rab10的囊泡虽然运动速度提升30%，但正向运输效率却下降45%，这种"乱窜式"运输最终导致神经元发育障碍。

研究团队采用多学科交叉方法：通过CRISPR/Cas9构建T73D点突变小鼠模型；利用免疫荧光和共聚焦显微镜量化大脑皮层厚度及神经元形态；采用GTP结合实验和免疫共沉淀分析分子互作变化；结合活细胞成像追踪Rab10阳性囊泡运输动力学。值得注意的是，研究还首次发现磷酸模拟突变与真实磷酸化Rab10在视网膜色素上皮细胞中的分布存在显著差异，为磷酸模拟策略的局限性提供了直接证据。

在"Generation of Rab10 T73D mutant mice"部分，研究证实CRISPR/Cas9成功将Rab10第3外显子ACC密码子突变为GAT，DNA测序和Western blot验证了突变蛋白表达。"Generation of Rab10 ^T73D/T73D mice"结果显示纯合突变导致100%出生后致死，解剖发现大脑皮层变薄、海马神经元突触缩短。体外实验表明突变神经元轴突发育受损，Rab10在溶酶体的异常累积。"Discussion"部分强调，该研究不仅阐明磷酸化Rab10通过调控囊泡运输影响神经元发育的机制，还揭示T73D突变体不能完全模拟真实磷酸化状态的重要局限。

这项发表于《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》的研究具有双重意义：一方面证实Rab10 Thr73磷酸化是神经元发育的关键调控开关，其异常可能导致神经发育障碍；另一方面为LRRK2相关神经退行性疾病提供了新的机制解释——过度磷酸化的Rab10可能通过扰乱囊泡运输"物流系统"，导致神经元"物资配送"紊乱。研究还警示科学界：磷酸模拟突变体虽是有力工具，但在应用于膜运输研究时需谨慎验证。这些发现为开发针对Rab10磷酸化通路的神经保护策略奠定了理论基础。