ZSCAN21 通过调控 α- 突触核蛋白转录介导帕金森病发病机制的研究

帕金森病（PD）中 α- 突触核蛋白（α-synuclein）表达调控机制不明。研究人员利用 MPTP 小鼠模型及 LUHMES 细胞，探讨转录因子 ZSCAN21 的作用。发现 ZSCAN21 经 TRIM17/41 通路调控 SNCA 转录，其异常与 PD 神经退行性变相关，为 PD 治疗提供新靶点。

　　

帕金森病（Parkinson’s disease, PD）作为全球第二大神经退行性疾病，其核心病理特征是中脑黑质多巴胺能神经元丢失及 α- 突触核蛋白（α-synuclein）异常聚集形成路易小体。尽管 α-synuclein 的表达水平被认为在 PD 发病中起关键作用，但调控其编码基因 SNCA 转录的分子机制，尤其是在病理条件下的调控网络，至今仍未完全明晰。现有研究提示，环境毒素（如 MPTP 代谢产物 MPP?）和遗传变异可能通过上调 SNCA 转录促进 α-synuclein 积累，但其背后的转录因子及调控通路亟待挖掘。

为揭示 PD 中 SNCA 转录调控的关键机制，来自法国蒙彼利埃大学（University of Montpellier）、西班牙瓦尔德希伯伦研究所（Vall d’Hebron Research Institute）等机构的研究团队开展了系列研究。研究聚焦于转录因子 ZSCAN21，探讨其在 PD 相关模型中对 SNCA 转录的调控作用，以及相关 E3 泛素连接酶（TRIM17 和 TRIM41）的交互作用机制。研究成果发表于《Cell Death and Disease》，为 PD 的病理机制解析和治疗靶点开发提供了重要线索。

研究主要采用以下关键技术方法：

1. 细胞模型构建：利用人源 LUHMES 细胞诱导分化为多巴胺能神经元球体（3D 培养），模拟体内神经微环境，通过 MPP?处理构建 PD 相关病理模型。
2. 动物模型验证：使用 MPTP 腹腔注射建立小鼠 PD 模型，结合腺相关病毒（AAV）介导的 shRNA 敲低技术，在体分析基因功能。
3. 分子生物学技术：通过实时定量 PCR（qPCR）检测 mRNA 及前体 mRNA 水平，染色质免疫沉淀（ChIP）分析组蛋白修饰及转录因子结合，蛋白质免疫印迹（Western blot）和免疫荧光检测蛋白表达与定位。
4. 基因编辑技术：运用 CRISPR/Cas9 介导的基因组编辑，构建 TRIM41 突变的 LUHMES 细胞克隆，结合原位邻近连接技术（PLA）分析蛋白互作变化。

研究结果

1. MPP?诱导的 SNCA 转录与 ZSCAN21 稳定化相关

在 LUHMES 多巴胺能神经元球体中，MPP?处理呈剂量依赖性增加 SNCA 前体 mRNA 及 mRNA 水平，同时伴随组蛋白 H3K27 乙酰化修饰升高，提示 SNCA 启动子及增强子（如内含子 4 的 “enhancer 4”）转录活性增强。机制上，MPP?处理诱导 TRIM17 表达上调，后者通过抑制 TRIM41 介导的泛素化降解，稳定 ZSCAN21 蛋白。环己酰亚胺追踪实验显示，MPP?延长 ZSCAN21 半衰期，证实其通过 post-translational 机制积累。

2. 敲低 ZSCAN21 或 TRIM17 抑制 SNCA 转录并保护多巴胺能神经元

在细胞模型中，siRNA 敲低 ZSCAN21 或 TRIM17 显著阻断 MPP?诱导的 SNCA 前体 mRNA 升高，并降低基础 SNCA mRNA 水平。在 MPTP 小鼠模型中，AAV-shRNA 介导的 Zscan21 或 Trim17 敲低，可显著减少黑质多巴胺能神经元丢失（敲低 Zscan21 组神经元丢失仅为 2.3%），提示两者对 MPTP 毒性具有关键保护作用。

3. TRIM41 突变及 SUMOylation 抑制增强 ZSCAN21 稳定性

通过 CRISPR/Cas9 构建携带 TRIM41 PRY-SPRY 结构域突变（R534C/R536W）的 LUHMES 细胞（T41Mut 克隆），发现突变导致 TRIM41 与 ZSCAN21 互作减弱，ZSCAN21 蛋白半衰期延长，α-synuclein mRNA 及蛋白水平显著升高。此外，使用 TAK-981 抑制 SUMOylation 修饰，可减少 TRIM41 与 ZSCAN21 结合，同样导致 ZSCAN21 积累及 α-synuclein 表达增加，揭示 SUMOylation 修饰在两者互作中的调控作用。

结论与讨论

本研究系统揭示了 ZSCAN21 作为 SNCA 转录的关键调控因子，在 PD 病理条件下的作用机制：TRIM17 通过抑制 TRIM41 介导的泛素化降解，稳定 ZSCAN21，进而促进 SNCA 转录及 α-synuclein 表达；而 TRIM41 突变或 SUMOylation 修饰异常可通过增强 ZSCAN21 稳定性，推动病理进程。动物实验证实，靶向 ZSCAN21 或其调控因子（TRIM17/TRIM41）可显著减轻 MPTP 诱导的多巴胺能神经元损伤，为 PD 治疗提供了 “转录因子 - 泛素化调控” 的全新靶点。

值得注意的是，研究发现的 TRIM41 罕见遗传变异与 PD 家系共分离现象，提示该通路可能参与散发性及家族性 PD 的发病。尽管 SNCA 转录在 PD 患者脑样本中的检测结果存在争议，但本研究通过 3D 细胞模型及动态动物实验，清晰展示了早期病理刺激下 ZSCAN21 通路的关键作用，为解析 PD 复杂致病机制提供了新视角。未来针对 ZSCAN21-TRIM17/TRIM41 轴的干预策略，有望开发出阻断 α-synuclein 异常表达、延缓疾病进展的神经保护疗法。