DNAJC5突变通过功能获得性机制而非CSPα缺失引发神经元脂褐质沉积症（Kufs病/CLN4）的机制研究

本研究针对Kufs病/CLN4的致病机制，通过构建表达野生型（WT）及突变型（Leu115Arg和Leu116Δ）CSPα/DNAJC5的转基因小鼠模型，首次在哺乳动物中证实神经元脂褐质沉积症由突变蛋白的毒性功能获得性（gain-of-function）机制驱动，而非传统认为的CSPα功能缺失。研究揭示了突变体诱导的GROD样结构及小胶质细胞吞噬现象，为靶向治疗提供了新思路。

　　

神经元脂褐质沉积症是一类毁灭性的神经退行性疾病，其中成人发病的Kufs病（CLN4）由DNAJC5基因突变引发，临床表现为癫痫、运动障碍和痴呆。尽管已知突变靶点为突触小泡辅助伴侣蛋白CSPα/DNAJC5，但其致病机制长期存在争议：究竟是突变体通过显性负效应抑制正常蛋白功能，还是自身获得异常毒性？这一问题的解答对开发精准疗法至关重要。

为破解这一谜题，研究团队构建了三种Thy1启动子驱动的转基因小鼠模型，分别表达野生型、Leu¹¹⁵Arg和Leu¹¹⁶Δ突变型CSPα/DNAJC5。通过全基因组测序定位转基因插入位点，结合免疫印迹和免疫荧光验证蛋白表达；采用共聚焦显微镜和透射电镜观察脂褐质沉积与GROD样结构；通过行为学测试评估运动功能；并利用条件性敲除小鼠模型验证基因剂量效应。

表达CLN4突变体的转基因小鼠大脑
神经元特异性表达的突变体蛋白形成高分子量寡聚体，尤以L115R突变体显著。尽管突变体表达量低于内源CSPα，却在CA3区神经元诱发强烈的自发荧光颗粒，与ATP5G标记共定位，而野生型转基因小鼠无此现象。

CLN4转基因小鼠的神经元脂褐质沉积
突变小鼠海马区出现典型脂褐质沉积，电镜下可见与患者相似的致密GROD样结构，且L115R表型更严重。值得注意的是，这些病理特征与生理性衰老相关的脂褐质明显不同，且不伴随颗粒空泡变性体（GVBs）或tau/α-突触核蛋白聚集。

小胶质细胞对脂褐质的吞噬作用
突变小鼠中，小胶质细胞通过CD68⁺吞噬体包裹含脂褐质的神经元，约60%的CA3神经元受累。三维重建显示48%的脂褐质存在于细胞外或被非神经元细胞摄取，提示活跃的清除机制。

CSPα/DNAJC5缺失不诱发脂褐质沉积
关键证据来自三种基因工程模型：常规敲除小鼠（30日龄）、杂合敲除小鼠（8月龄）和条件性敲除小鼠（22月龄）。即便长期缺失CSPα/DNAJC5，神经元均未出现GROD样结构或自发荧光沉积，明确排除了单纯功能缺失的致病假说。

这项发表于《SCIENCE ADVANCES》的研究颠覆了传统认知，证实Kufs病/CLN4的核心机制是DNAJC5突变体通过细胞自主性功能获得性途径破坏神经元稳态。突变体可能劫持未知底物蛋白，干扰线粒体-溶酶体轴功能，而非简单地抑制内源CSPα活性。研究建立的动物模型为筛选靶向突变体寡聚化的药物提供了重要平台，也为理解其他神经退行性疾病中蛋白质异常聚集的机制提供了新视角。