促炎蛋白S100A9与α-突触核蛋白异型液液相分离调控神经退行性病变的分子机制

本研究针对神经退行性疾病中异常蛋白聚集的分子机制，揭示了促炎蛋白S100A9与α-突触核蛋白（α-syn）通过异型液液相分离（LLPS）形成共凝聚体的现象。研究人员发现该过程能特异性调控α-syn淀粉样纤维（amyloid fibril）的构象稳定性与自我复制能力，为理解帕金森病等疾病的病理发生提供了新视角。成果发表于《Biomacromolecules》，为靶向LLPS的干预策略奠定理论基础。

　　

神经退行性疾病的发病机制一直是科学界亟待破解的难题，其中蛋白质异常聚集形成的淀粉样斑块是阿尔茨海默病、帕金森病等疾病的共同病理特征。近年来，液液相分离（LLPS）作为生物大分子自组织的新范式，被发现与多种病理过程密切相关——当蛋白质或核酸在细胞内形成高浓度无膜凝聚体时，可能成为病理性聚集的"温床"。尤其值得注意的是，不同蛋白质间的"跨界"相互作用（即异型相分离）可能加速这一病理进程。在这一背景下，促炎蛋白S100A9与帕金森病关键蛋白α-突触核蛋白（α-syn）的"异常邂逅"引起了研究者高度关注：前者是炎症反应的重要介质，后者则是路易小体的主要成分，两者在患者脑部病灶中常共定位出现，暗示着潜在的病理关联。

为揭示这一分子互作的机制，国外研究人员在《Biomacromolecules》发表的重要工作中，首次系统研究了S100A9与α-syn的异型液液相分离现象及其对淀粉样纤维形成的调控作用。研究团队采用多尺度技术体系：通过荧光标记（eGFP-α-syn/mCherry-S100A9）结合双通道超分辨显微镜解析异型凝聚体的空间分布；利用硫黄素T（ThT）荧光动力学监测相分离环境下的纤维形成；采用冷冻电镜（Cryo-EM）解析纤维超微结构；并通过两轮种子扩增实验评估纤维自我复制能力。

液液相分离与异型凝聚体形成
在20%聚乙二醇（PEG）模拟的分子 crowding条件下，α-syn与S100A9可形成三种凝聚体：44.7%为异型（含两种蛋白），43.1%为S100A9同型，仅12.2%为α-syn同型。有趣的是，S100A9表现出强烈的自聚集倾向，其荧光标记体（mCherry-S100A9）即使在低浓度（2 μM）也能自发形成微粒，且在异型凝聚体中呈现不均匀分布。通过添加0.75 M NaCl或5% 1,6-己二醇破坏静电/疏水作用后，小体积凝聚体优先解体，证实相互作用以静电主导。

S100A9聚集态对α-syn纤维化的影响
预形成的S100A9淀粉样纤维在LLPS条件下会聚集成超大复合体（>100 μm），并能有效捕获α-syn。ThT动力学显示，50 μM天然S100A9使α-syn纤维化呈现双相曲线，暗示液滴形成与纤维生成的级联过程；而S100A9纤维则通过表面介导成核显著加速α-syn纤维化（第二荧光跃升提前）。终点荧光强度分析表明，两种S100A9形态均能提高α-syn纤维产量，但机制迥异。

纤维稳定性与自我复制特性
通过两次10%种子扩增实验发现：源自含天然S100A9体系的α-syn纤维展现出超强自我复制能力，第二次扩增时50 μM组ThT信号远超对照；而S100A9纤维诱导产生的α-syn纤维几乎丧失复制能力。冷冻电镜结构解析揭示，天然S100A9能消除α-syn纤维的多态性——对照样本含92% 70?宽扭曲纤维和8% 100?宽非扭曲纤维，而S100A9存在时100%形成均一的70?扭曲纤维。

这项研究开创性地揭示了神经炎症与蛋白质病之间的分子桥梁：S100A9通过异型相分离不仅改变α-syn的聚集路径，更"雕刻"出具有特定传播特性的淀粉样纤维。这种机制可能解释临床观察到的病理蛋白共沉积现象，并为理解神经退行性疾病的"炎症-聚集"恶性循环提供新视角。特别值得注意的是，LLPS环境产生的α-syn纤维在生理条件下仍保持高复制能力，暗示相分离微环境可能"预编程"了病理性蛋白的传播特性。该发现为开发靶向异型相分离的神经保护策略提供了理论依据，也为基于纤维构象的疾病分型开辟了新思路。