Science丨解决争议：解密蛋白质聚集与GGC重复疾病的关联，tRNA加工或为疾病治疗新靶点

撰文丨亦

GGC 重复扩增导致脆性X相关震颤/共济失调综合征（FXTAS）和神经元核内包涵体病（ NIID ）等神经退行性疾病，患者脑内出现 富含泛素和 p62 的核内包涵体。尽管致病基因（如 FMR1 、 NOTCH2NLC ）不同，但临床和病理特征高度相似，提示存在共同机制。此前研究发现， GGC 重复序列可翻译为多聚甘氨酸（ polyGly ）肽段，但其直接致病机制不明 。

近日，美国马萨诸塞州总医院基因组医学中心Raghu R. Chivukula研究组在Science上发表了一篇题为

Polyglycine- mediated aggregation of FAM98B disrupts tRNA processing in GGC repeat disorders

作者首先在体外建立模型，通过构建诱导型 HEK293T 细胞系，表达 15×Gly （良性）或 99×Gly （致病）与 eGFP-HA 融合蛋白，以验证 polyGly 本身能否在无基因背景下形成类似患者核内包涵体的聚集物。发现 99×Gly 形成泛素 /p62 阳性核内包涵体，且形态与患者组织相似。当使用免疫荧光、电镜和蛋白质组学分析聚集 物组成 时，发现 polyGly 形成的聚集物富集 54 种内源性蛋白，其中 甘氨酸富集的内在无序区（ IDR ）蛋白显著富集 （如 FAM98B ，人类蛋白质组中甘氨酸最富集的蛋白）。这提示 polyGly 通过同源吸引机制特异性招募含甘氨酸 IDR 的蛋白。

表达载体示意图

接下来作者利用 GO 分析这些聚集物蛋白功能，发现聚集物蛋白富集于 tRNA 代谢通路。而 tRNA-LC 组分（如 FAM98B ）在聚集物中富集，且 99×Gly 表达导致 tRNA-LC 全部 5 个组分被招募至聚集物，作者推测其可能是 polyGly 招募的关键靶点。 tRNA-LC 的 AlphaFold 结构预测和免疫共定位结果显示， tRNA-LC 所有组分均被 polyGly 聚集物招募， FAM98B 因其 C 端甘氨酸富集 IDR 成为核心靶点 。这提示 tRNA-LC 功能受损可能桥接蛋白质聚集与 RNA 代谢紊乱。

那么以上招募对于功能究竟产生了什么影响呢？作者使用 RNA-seq 和定量蛋白组 学比较 15xGly vs. 99xGly 细胞，并追踪蛋白半衰期，发现 99xGly 特异性耗竭可溶性 tRNA-LC （尤其 FAM98B ），不改变转录水平。 突变体构建研究表明，polyGly翻译（非 RNA ）导致 tRNA-LC 耗竭，而 FAM98B 的甘氨酸富集 IDR 是互作必需域，其缺失可阻断耗竭 。那么 FAM98B 缺失是否直接破坏 tRNA 剪接呢？作者分别使用 siRNA 敲低和 CRISPR-Cas9 敲除技术，发现 FAM98B 缺失积累未连接 tRNA 外显子（带 leader/trailer 序列），降低成熟 tRNA 水平，但不影响 XBP1 剪接，这说明其特异性调控 tRNA 连接。

随后，作者想知道 polyGly 模型是否通过相同机制破坏剪接。于是他们在 polyGly 表达细胞中检测 tRNA 剪接缺陷，发现 99xGly 表达积累 tRNA 剪接中间体。在 FAM98B 缺失细胞中表达 FAM98BΔC ，评估剪接恢复能力，用 FKBP 系统过表达 FAM98BΔC ，挽救 polyGly 诱导的缺陷。发现 FAM98B 的 IDR 缺失可完全挽救缺陷，证明 polyGly 通过 此域破坏 tRNA 加工。

最后，作者在临床样本中进行验证，分析 FXTAS 和 NIID 患者组织（小脑、皮肤等）。通过对患者组织做免疫荧光共定位、定量图像分析和高通量测序，发现 FXTAS 和 NIID 包涵体中 FAM98B 被招募并耗竭（高达 85% ），伴随 tRNA 剪接中间体积聚。 OTTR-seq 显示剪接 tRNA 片段特异性增加，证实了病理相关性。而利用小鼠脑部 Fam98b 敲除模型，作者进一步验证了相关结论，即 Fam98b 敲除小鼠积累 tRNA 剪接中间体，出现进行性运动障碍、小脑浦肯野细胞损失和脑干胶质增生，重现 FXTAS/NIID 核心表型。

总的来说，文章 首次揭示 polyGly 通过劫持 FAM98B 破坏 tRNA 加工，解释了不同基因（ FMR1 、 NOTCH2NLC ）突变导致相似神经退行的原因 。不仅解决了领域内长期争议，更为治疗策略开发提供了精准靶点。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado2403

制版人： 十一

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