央廣網上海9月5日消息（記者傅聞捷）近日，復旦大學生命科學學院魯伯塤課題組利用點擊化學與均相時間分辨熒光手段，建立了同一種疾病蛋白的不同構象與其降解速率的聯(lián)系，從全新角度揭示了神經退行性疾病的可能機制。相關研究成果在線發(fā)表于《自然·化學生物學》（Nature Chemical Biology）。

大多數(shù)神經退行性疾病可能主要由特定致病蛋白質的“錯誤折疊”引起。蛋白質“正常折疊”出的三維結構由該蛋白質的氨基酸序列所決定，這被稱為Anfinsen法則（Anfinsen’s Dogma），并獲得1972年的諾貝爾獎。而該法則也是結構生物學的根本基礎。神經退行性疾病的致病蛋白則往往會被“錯誤折疊”，形成寡聚體和不可溶性多聚體，并產生神經毒性，最終導致疾病。

然而，除了形成聚集體，疾病蛋白的可溶性單體是否也會違背Anfinsen法則，通過“錯誤折疊”產生多種不同的構象（多態(tài)性），進而產生不同的毒性并導致疾病發(fā)生，卻未見報道，而這是關于疾病致病機制的根本性問題。

目前結構生物學的手段無法在細胞非變性條件下解析特定靶蛋白的精細結構，而體外條件下則無法獲得蛋白折疊的各種構象，更加無法進一步解析各種構象可能的功能（毒性）差異。蛋白構象與蛋白毒性之間的關聯(lián)很復雜，魯伯塤課題組巧妙地以蛋白降解速率為全新的切入點進行研究。一方面，蛋白的構象很可能影響其降解速率，而同一細胞不同的降解速率則表征不同的蛋白構象。另一方面，蛋白降解是蛋白功能的終極調控。Finkbeiner實驗室研究成果提示，疾病蛋白降解速率與其神經毒性呈非常顯著的負相關，也即降解越慢，毒性越大。因此，蛋白降解速率可能是蛋白構象與毒性相關聯(lián)的關鍵。

魯伯塤課題組選擇了引起重要遺傳性神經退行性疾病亨廷頓病的變異亨廷頓蛋白（mHTT）為研究對象探索這個問題。亨廷頓病是四大神經退行性疾病之一，主要由疾病蛋白mHTT的神經毒性導致。mHTT由于突變，包含一段過長的多聚谷氨酰胺序列（polyQ），從而導致疾病。有趣的是，有間接證據(jù)表明，不同polyQ抗體識別的mHTT可能具有不同的毒性，但機制未知。魯伯塤課題組建立了一種基于點擊化學和均相時間分辨熒光的蛋白降解速率測量方法CH-chase，并成功利用該方法在病人的同一細胞樣品中檢測了不同polyQ抗體所識別的不同構象的mHTT的可溶性單體的降解速率。研究發(fā)現(xiàn)polyQ抗體3B5H10所識別的mHTT構象的降解速率明顯低于其他polyQ抗體所識別的構象的降解速率，從而直接證明了不同polyQ類型的存在。進一步的機制研究發(fā)現(xiàn)病人細胞及大腦組織中，該構象的賴氨酸63型泛素化幾乎缺失，因此無法被選擇性自噬接頭蛋白p62識別，從而無法被選擇性自噬降解，從而降解速率減緩，導致較高毒性。

該研究揭示了神經退行性疾病蛋白的可溶性單體構象存在“多態(tài)性”，導致構象依賴的不同的降解速率，進而產生不同的毒性。該發(fā)現(xiàn)不僅刷新了科學家對疾病機制的認識，并且提供了治療疾病的新思路：例如可尋找化合物迫使疾病蛋白從慢速降解的構象轉變?yōu)榭焖俳到獾臉嬒?，從而治療疾病。該發(fā)現(xiàn)也揭示了選擇性自噬比之前科學家所認識的還要更具選擇性：它不僅能識別特定的蛋白降解，甚至能識別同一蛋白的不同構象。

　　由于對選擇性自噬的抵抗性，具有過長的多聚谷氨酰胺序列的變異亨廷頓蛋白降解速度更慢，毒性更強。

復旦大學博士后付玉華、碩士生吳鵬、潘宇寅和青年副研究員孫曉俐為此論文并列第一作者，魯伯塤為此論文的唯一通訊作者。復旦大學為論文的第一單位及通訊單位。該研究獲得了國家重點研發(fā)罕見病項目、國家自然科學基金委重大研究計劃及優(yōu)秀青年項目等的資助。魯伯塤研究員自2013年初在復旦大學生命科學學院創(chuàng)建實驗室以來，以通訊作者的身份在相關領域國際知名期刊發(fā)表論文多篇。