黃祺真老師學術分享:神經退化性疾病與不正常的蛋白代謝以及沉澱相關

黃祺真助理教授2011年8月於本校神經再生醫學博士學位學程任教。2008年於成功大學醫學院基礎醫學研究所取得博士學位,畢業後在中央研究院分生所沈哲鯤老師實驗室擔任博士後研究員,投入神經退化性疾病肌萎縮性脊髓側索硬化症(Amyotrophic lateral sclerosis, ALS)及前顳額葉退化症(frontotemporal lobar degeneration, FTLD)的研究。(編按)

目前已知許多神經退化性疾病都與腦神經細胞內不正常的蛋白代謝,堆疊以及沉澱相關。2006年V. M. Lee團隊首度發現在ALS以及FTLD病人的腦中,其病變的神經細胞帶有不正常TDP-43蛋白的沉澱,同時伴有高度泛素化,高度磷酸化以及片段TDP-43蛋白的產生。因此解開TDP-43蛋白代謝的相關調控路徑,將進一步解釋ALS及FTLD病人腦神經細胞中,形成不溶性TDP-43蛋白並造成腦神經損傷及死亡的原因。【圖:黃祺真老師(中)今年7月在義大利米蘭參加第9屆歐洲神經科學協會聯盟(FENS, Federation ofEuropean Neuroscience Societies)發表論文海報,與兩位韓國神經科學家合影】

我們首度發現,分子伴侶介導的自噬路徑(chaperon-mediated autophagy pathway)也參與TDP-43蛋白的代謝過程中,其中熱休克蛋白Hsc70會與TDP-43結合,將它帶到溶酶體Lysosome與膜上的Lamp2A接受體結合,進一步內噬到Lysosome中被代謝。而在TDP-43蛋白的代謝過程中,會形成25kDa及35kDa的片段蛋白,此為其代謝途徑的一個重要步驟,若此步驟被抑制,則會導致TDP-43蛋白代謝速率大幅減低,促使TDP-43堆積於神經細胞中,而當極微量的片段TDP-43蛋白形成核種,並與過量的全長TDP-43蛋白作用後,便很容易形成不正常的不溶性蛋白沉澱,導致神經細胞的病變與傷害。(J. Cell Sci., 2014)

本人任職北醫神經再生學程後,與癌藥學程李崑豪老師合作,繼續針對中草藥黃蓮素(Berberin)對於TDP-43不溶性蛋白沉澱的影響。已知黃蓮素會抑制mTOR並活化自噬作用,而TDP-43蛋白會經由自噬作用代謝。由細胞實驗顯示,Berberine可明顯降低TDP-43不溶性蛋白的生成。我們將進一步觀察黃蓮素在前顳額葉退化症老鼠模式中,對於TDP-43蛋白病程發展的影響與治療潛力。

目前本人也與神經再生學程李宜釗老師合作,參與一新興腦指蛋白Znf179對於神經細胞分化之分子機制的研究。目前對於此蛋白的相關期刊研究數目並不多,只知道此蛋白在神經發育過程中局限表現在腦部,且其表現量與腦神經細胞的分化有高度的相關性。本人研究發現此蛋白具有E3 ligase的活性,並且會調控細胞內泛素化蛋白酶體(Ubiquitin-proteasome pathway)的活性,並造成許多與神經分化相關的蛋白高度泛素化,其中TDP-43也參與其中。

TDP-43是一個RNA結合蛋白,會透過Rac1→GTP-Rac1→AMPAR傳導途徑,調控突觸的生成,然而在FTLD神經退化性疾病中,不正常的TDP-43蛋白堆疊會造成突觸數目的失衡,進而破壞神經的可塑性。本人研究Znf179參與在調控TDP-43於此訊息傳遞中對神經分化與突觸形成的分子機制,相信這些研究成果,未來將能提供神經退化性疾病更多的知識。(文/黃祺真,醫學科技學院神經再生醫學博士學位學程助理教授)

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