FMRP N-tat互作组揭示脆性X综合征神经元功能修复的关键分子网络

研究人员针对脆性X综合征(FXS)缺乏疾病修饰疗法的现状，通过亲和纯化质谱技术解析了FMRP N-tat(1-297残基)在tsA-201 FMR1 KO细胞和FXS患者iPSC来源神经元中的互作组。研究发现该片段能结合核糖体蛋白、RNA结合蛋白及线粒体功能调节因子，恢复异常蛋白合成和线粒体膜电位，为FXS蛋白替代疗法提供了新策略。

　　

脆性X综合征(FXS)作为最常见的遗传性智力障碍和自闭症谱系障碍(ASD)单基因病因，其核心病理在于FMR1
基因CGG三核苷酸重复扩增导致FMRP蛋白表达沉默。这种RNA结合蛋白的缺失引发神经元翻译调控紊乱，但目前尚无临床批准的疾病修饰疗法。近年来，尽管蛋白替代疗法在阿尔茨海默病、帕金森病等神经疾病中展现出潜力，但FXS领域仍缺乏突破性进展。

加拿大研究团队创新性地采用HIV-tat细胞穿透肽技术，构建了包含FMRP氨基端1-297残基（含KH0/KH1结构域）的FMRP N-tat蛋白。通过亲和纯化质谱(AP-MS)结合交联技术，系统解析了该片段在FMR1
敲除细胞和FXS患者iPSC来源神经元中的互作网络。研究运用昆虫细胞表达系统制备重组蛋白，采用JC-10荧光法检测线粒体膜电位(MMP)，并通过免疫共沉淀验证关键互作蛋白。

在"Functional validation of a therapeutic FMRP protein"部分，研究证实FMRP N-tat能有效穿透细胞膜，半衰期达9.1小时。在tsA-201 FMR1
KO细胞中，该片段显著提升了FMRP靶标蛋白DLG4(PSD95)和AKT的表达水平，验证了其功能补偿作用。"Optimization and analysis of crosslinked AP coupled MS"章节显示，10 μM DSP交联条件可有效稳定蛋白互作，质谱鉴定出87个高置信度互作蛋白，包括FXR2、STAU1等已知FMRP伙伴。

"Identification of the FMRP N-tat interactome in FXS iPSC-derived neurons"部分在患者来源神经元中发现48个互作因子，其中44个具有RNA结合功能，25个为核糖体蛋白组分。特别值得注意的是，FMRP N-tat处理可剂量依赖性恢复FXS细胞的MMP缺陷，这与其互作组中VDAC2等线粒体相关蛋白的发现相呼应。通过对比不同研究中FMRP片段的功能注释，研究者证实FMRP N-tat能特异性重建翻译调控、核糖体组装等核心通路，但对核内功能的补偿有限。

该研究首次在人类神经元模型中系统描绘了FMRP治疗性片段的分子作用图谱，揭示其通过招募核糖体蛋白、RNA稳定因子和线粒体调节蛋白来重建FXS细胞的分子网络。特别重要的是，FMRP N-tat仅含全长蛋白50%的序列却展现出多重功能修复能力，这为开发稳定、高效的FXS蛋白药物提供了关键理论依据。研究提出的"部分功能域替代"策略，可能为其他RNA结合蛋白缺陷疾病治疗开辟新途径。论文发表于《Journal of Biological Chemistry》，为推进FXS精准治疗奠定了重要基础。