基于蛋白质结构的 FUS 突变亚型与肌萎缩侧索硬化患者蛋白质错误定位的关联

为探究 FUS PY-NLS 突变导致的蛋白质错误定位异质性及发病年龄（AAO）机制，研究人员对 416 例 ALS 患者进行 FUS 突变筛查，发现 R521 位点 4 种突变。结构预测分两组，实验显示 α- 螺旋破坏组与 Transportin-1 结合力低、错误定位更显著，且 AAO 与结构分组相关。

　　RNA 结合蛋白（RBPs）从细胞核到细胞质的错误定位及聚集体形成是神经退行性变的特征。肌萎缩侧索硬化（ALS）中，肉瘤融合基因（FUS）致病突变集中于 C 端脯氨酸 / 酪氨酸核定位信号（PY-NLS）结构域，该结构域通过与输运蛋白 - 1（Transportin-1）结合介导核质转运。研究对 416 例 ALS 患者进行FUS突变筛查，在 12 例患者中发现 PY-NLS 结构域 p.R521 位点的 4 种突变（p.R521P、p.R521C、p.R521G、p.R521H），其发病年龄（AAO）差异显著（20-56 岁）。AlphaFold-2 预测将突变分为含 α- 螺旋组（p.R521C、p.R521H）和 α- 螺旋破坏组（p.R521P、p.R521G）。等温滴定量热实验显示，α- 螺旋破坏组与 Transportin-1 的结合亲和力降低。HEK-293T 和 SH-SY5Y 细胞的免疫荧光实验表明，α- 螺旋破坏组的蛋白质错误定位更明显，且 FUS 错误定位状态与 ALS 的 AAO 显著相关。在研究队列中，基于 α- 螺旋结构的 FUS-ALS 亚组 AAO 差异显著（P=0.036），但在包含已发表数据的中国队列中未观察到。综上，FUS R521 突变的 ALS 患者表现出高度多样的表型，提示与基因突变相关的 C 端结构和 FUS 蛋白质错误定位状态之间存在关联。