PNAS：科学家发现，聚甘-精氨酸蛋白或是阿尔茨海默病的新病理蛋白！

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我们知道，β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积导致的淀粉样斑块，以及tau蛋白过度磷酸化导致的神经纤维缠结，是阿尔茨海默病（AD）的两个典型病理特征。

但是近期，佛罗里达大学Lien Nguyen和Laura P.W.Ranum团队发表的研究则发现，除Aβ病理和tau病理外，聚甘氨酸-精氨酸（polyGR）蛋白聚集可能也是AD的一个病理特征。

具体来说，研究人员先是在AD患者大脑海马区中发现了polyGR蛋白聚集的现象，随后利用基于CRISPR-Cas9系统的dCas9技术发现，CASP8（Caspase-8，凋亡启动因子）基因中出现的一段重复扩展序列（CASP8-GGGAGA^EXP）是导致polyGR蛋白聚集的主要原因。

此外，遗传学关联分析显示，CASP8-GGGAGA^EXP及其变体CASP8-GGGAGA-AD-R1可能是AD的一种新型遗传风险因素。随后研究人员进一步在多个队列中验证了，携带该变体的人罹患晚发性AD的风险比同龄人要高出2.2倍。

研究发表在Proceedings of the National Academy of Sciences上[1]。

论文首页截图

既往研究显示，在肌萎缩侧索硬化症和额颞叶痴呆症中，C9orf72基因非编码区出现的重复序列GGGGCC，会产生不依赖启动密码子ATG的翻译方式（RAN翻译），最终生成聚合型RAN蛋白（异常翻译产物），如聚甘氨酸-丙氨酸（polyGA）和聚甘氨酸-精氨酸（polyGR）等等。这些蛋白会在神经元中形成聚集，从而导致疾病发生。

基于此，研究人员猜想AD患者大脑中可能也存在聚合型RAN蛋白。

为了验证这一猜想，研究人员先对AD患者大脑海马切片（尸检）进行了免疫组织化学染色，结果发现了polyGR蛋白明显聚集的现象。随后在80例散发性AD大脑的海马切片中，研究人员还观察到，有45例AD患者大脑中都存在polyGR聚集体，而在18例同龄对照组中则未观察到polyGR聚集的现象。

polyGR聚集体在AD尸检大脑中积累

进一步，通过与AD病理，如tau病理、Aβ病理以及p-TDP43聚集体进行比较后，研究人员发现，polyGR聚集体会呈现出不同的积累模式。这表明，polyGR聚集体可能是AD的一个病理特征。

接下来，研究人员想知道导致polyGR聚集体出现的重复扩展序列，通过排除已知相关基因C9orf72和SCA36后，研究人员利用基于CRISPR-Cas9系统的dCas9技术（即dCas9READ，可从单个基因组DNA样本中识别重复扩展序列），成功识别出一段位于CASP8基因的内含子中的GGGAGA重复扩展序列CASP8-GGGAGA^EXP。

重复扩展序列识别

进一步，研究人员发现，该扩展序列不仅会产生polyGR聚集体，还会产生聚甘氨酸-精氨酸（polyGR）、聚精氨酸-谷氨酸（polyRE）和聚甘氨酸-谷氨酸（polyGE）的融合RAN蛋白，且这些蛋白会在CASP8-GGGAGA^EXP阳性AD患者大脑（尸检）中积累。

最后，通过遗传学关联分析，研究人员发现，CASP8-GGGAGA^EXP及其变体CASP8-GGGAGA-AD-R1可能是AD的一种新型遗传风险因素，并进一步在多个队列中验证了，携带该变体的人罹患AD的风险比同龄人要高出2.2倍（OR=2.2）。

队列验证

综上，该研究发现，CASP8基因中出现的一段重复扩展序列CASP8-GGGAGA^EXP导致的polyGR聚集体的积累，可作为AD的一个新的病理特征。

同时，本文作者也指出，该研究结果可以用于开发基于这一病理特征的生物标志物，并找到清除polyGR聚集体的治疗方法，这也为AD的治疗提供了一个新的方向。

参考文献：

本文作者丨张金旭