北京什么医院治白癜风比较出名 https://jbk.39.net/yiyuanzaixian/bjzkbdfyy/mbbdf_zx/emwsafw/撰文
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肌萎缩侧索硬化（Amyotrophiclateralsclerosis,ALS）和额颞叶痴呆（frontotemporaldementia,FTD）是两种常见的神经退行性疾病。两者存在类似的病理特征，如RNA结合蛋白TDP-43在受累个体的大脑和脊髓中聚集，此外，C9orf72基因GGGGCC重复序列扩增也是两者共同的遗传致病因素。含有重复序列的RNA可以翻译成二肽重复序列（dipeptiderepeat,DPR）蛋白质，例如甘氨酸-丙氨酸（GA）、脯氨酸-精氨酸（PR）等，能够在C9orf72突变患者的大脑中积累，产生细胞毒性，富含精氨酸的GR和PR毒性最强。但令人困惑的是，这两种毒性最强的DPR在患者脑中的含量竟不如其他类型，其中缘由仍不为所知。
近日，来自美国斯坦福大学医学院的AaronD.Gitler和MayaMaor-Nof在Cell杂志上合作发表了一篇题为p53isacentralregulatordrivingneurodegenerationcausedbyC9orf72poly(PR)的文章，在这项研究中，作者克服先前的技术困难，开发一种作用于原代神经元的改良型ATAC-seq，揭示了p53在poly(PR)诱导的神经退行性变中发挥的意想不到的作用，并提供了一个将ATAC-seq应用于神经元来定义神经退行性变机制的范例。
C9orf72六核苷酸重复序列扩增产生的两种ALS相关蛋白TDP-43和poly(PR)均能形成聚集体并导致变性，那么二者是通过相似还是不同的机制实现的呢？首先，作者构建了一个体外系统，用于监测由poly(PR)或TDP-43累积引起的神经元死亡和轴突变性。具体而言，作者将小鼠原代脑皮层神经元在体外培养，转以分别表达(PR)50、TDP-43或GFP的慢病毒，在72h左右观察到轴突变性，神经元死亡等现象。进一步地，作者分别在不同时间点收集神经元并提取DNA和RNA，以完成后续的ATAC-seq和RNA-seq。作者发现，尽管TDP-43累积诱导的神经退行性变似乎涉及由多种转录因子介导的不同调控元件的激活，但对C9orf72(PR)50的反应却对富集于p53结合位点的调控元件具有显著特异性。与此一致的是，RNA-seq结果显示差异表达的基因中，最明显上调的基因例如Cdkn1a、Puma等都是p53靶基因，相反，表达TDP-43的神经元中的转录程序与p53没有明显关联。此外，对三种神经元裂解液的免疫印迹结果也显示，p53蛋白水平在(PR)50神经元中显著升高。这些结果提示，p53可能是C9orf72(PR)50引起神经退行性变的一个中心调节因子。
为了进一步证实这一发现，作者对p53-KO和p53-WT小鼠的原代神经元转以表达TDP-43或(PR)50的慢病毒。与预期一致，p53-KO神经元完全免受(PR)50而非TDP-43引起的神经变性的影响，且这种保护是持久性的。那么p53敲除是否也能在体内提供这种保护呢？为此，作者使用腺相关病毒载体构建的转基因小鼠模型，在小鼠大脑中表达C9orf72(PR)50，并观察这些小鼠的存活情况（见图1）。结果显示p53敲除足以延长C9orf72(PR)50引起的神经退行性变小鼠模型的存活时间，当然，需要注意的是相对于p53-HET小鼠和WT小鼠而言，p53-KO小鼠高度易患恶性肿瘤。
图1.实验设计示意图
除此之外，作者观察到与野生型小鼠相比，p53-KO小鼠的皮层和海马中表达(PR)50的细胞数量显著增加，(PR)50能够在p53-KO小鼠的大脑中积累到高水平可能是由于对其毒性存在抵抗性。这一发现可能有助于解释开头提出的问题，为什么在人类死后样本中poly(PR)水平很低？poly(PR)的强毒性除非通过例如p53抑制的方式加以阻断，否则无法累积到高水平。
为了研究p53是否参与人类模型中C9orf72-GGGGCC重复扩增的发病机制，作使用了来自C9orf72-ALS患者的iPSC，且在iPSC分化的运动神经元中发现DNA损伤增加。在使用shRNA部分减少p53后可观察到DNA损伤程度减轻，提示p53在C9orf72阳性神经元中被激活，诱导DNA损伤和细胞凋亡机制。
最后，在确认p53被C9orf72-DPRs的表达激活，进而导致p53依赖性转录程序的激活，并最终引起神经退行性变之后，作者进一步研究了p53介导(PR)50毒性的下游机制。在小鼠原代神经元模型中，(PR)50表达40小时后，周期依赖性激酶抑制剂1A（Cdkn1a）和p53正向凋亡调节因子（Puma）水平显著上调，且Puma转录起始位点附近富集ATAC-seq峰，结合Puma在外周神经系统发育过程中对轴突的关键作用及其在介导p53诱导的细胞死亡中的作用，作者使用siRNA降低Puma水平后能显著延迟C9orf72(PR)50引起的轴突变性，完全敲除Puma，即使(PR)50表达小时后，这些神经元也未出现轴突断裂。总之，这些数据证明Puma至少是参C9orf72(PR)50诱导的轴突变性和细胞死亡的关键下游p53靶点之一。
总的来说，这项研究通过ATAC-seq在原代神经元中的应用，并结合小鼠模型和临床患者来源的iPSC实验数据，揭示了p53在C9orf72(PR)50诱导的神经元退行性变中的作用。然而，C9orf72(PR)50通过何种方式如何激活p53？以及p53作为肿瘤抑制因子，将其作为ALS的治疗靶点是否合理？这些都是未来研究需要解决的问题。
参考文献
1.Neumann,M.,Sampathu,D.M.,Kwong,L.K.,Truax,A.C.,Micsenyi,M.C.,Chou,T.T.,Bruce,J.,Schuck,T.,Grossman,M.,Clark,C.M.,etal.().UbiquitinatedTDP-43infrontotemporallobardegenerationandamyotrophiclateralsclerosis.Science,–.
2.Gitler,A.D.,andTsuiji,H.().Therehasbeenanawakening:emergingmechanismsofC9orf72mutationsinFTD/ALS.BrainRes.,19–29.
3.Kwon,I.,Xiang,S.,Kato,M.,Wu,L.,Theodoropoulos,P.,Wang,T.,Kim,J.,Yun,J.,Xie,Y.,andMcKnight,S.L.().Poly-dipeptidesencodedbytheC9orf72repeatsbindnucleoli,impedeRNAbiogenesis,andkillcells.Science,–.
4.Maor-Nof,M.,Romi,E.,SarShalom,H.,Ulisse,V.,Raanan,C.,Nof,A.,Leshkowitz,D.,Lang,R.,andYaron,A.().Axonaldegenerationisregulatedbyatranscriptionalprogramthatcoordinatesexpressionofpro-andanti-degenerativefactors.Neuron92,–.
5.Han,J.,Flemington,C.,Houghton,A.B.,Gu,Z.,Zambetti,G.P.,Lutz,R.J.,Zhu,L.,andChittenden,T.().Expressionofbbc3,apro-apoptoticBH3-onlygene,isregulatedbydiversecelldeathandsurvivalsignals.Proc.Natl.Acad.Sci.USA98,–.
