跨界调控：植物叶绿体蛋白，治疗亨廷顿症等蛋白质病的新希望

来源：生物世界 2023-10-07 14:00

这些发现为开发基于植物的合成蛋白用于疾病治疗开辟了新途径，这些蛋白或可用于治疗人类的polyQ扩增相关的蛋白病。

德国科隆大学的研究人员在 NatureAging期刊发表了题为：In planta expression of human polyQ-expanded huntingtin fragment reveals mechanisms to prevent disease-related protein aggregation的论文。

与动物相比，植物有一个额外的细胞器 叶绿体，这意味着植物有更多的蛋白质稳态机制。这项研究发现，叶绿体蛋白质稳态组分可以防止人类亨廷顿蛋白表达的致病片段的聚集，这揭示了人类蛋白质病的一种潜在治疗干预途径。

尽管植物表达数百种含有polyQ区域的蛋白质，但迄今为止还没有报道这些蛋白质引起的病理。人类HTT和ATXN3蛋白的野生型也具有相对较长的polyQ重复，而拟南芥蛋白质组中的polyQ延伸不超过24次。有趣的是，特定的polyQ蛋白质作为传感器，整合内部和外部线索，使拟南芥能够适应不断变化的环境。一个例子是转录因子ELF3，它包含一个Q7延伸，使植物通过其聚集对高温做出反应。在22 C时，ELF3保持可溶性，并与抑制开花的基因结合。在高于27 C的温度下，ELF3形成聚集体，缓解转录抑制，促进开花。因此，在胁迫条件下，即使具有相对较短的Q7基序，ELF3也可以在拟南芥中形成聚集体。

由于拟南芥蛋白中最长的polyQ扩增是24个重复（Q24），研究团队表达了含有Q28和Q69的人类HTT外显子1，以研究植物是否能够应对polyQ扩增蛋白。

在正常条件下，Q28和Q69均不会导致拟南芥中聚集物的形成或有害影响。然而，与拟南芥ELF3（Q7）类似，Q28和Q69在热应激下会聚集成聚集物。在非应激条件下，拟南芥通过将polyQ扩增蛋白导入叶绿体并降解，有效地防止了其聚集。而无论是通过药理学还是遗传学破坏叶绿体蛋白质稳态，都会触发Q69以及内源性polyQ蛋白的胞质聚集。研究团队发现，Q28和Q69与各种叶绿体蛋白相互作用，例如SPP。值得注意的是，SPP的异位表达减少了人类细胞和线虫模型中polyQ扩增蛋白的聚集。

这些发现为开发基于植物的合成蛋白用于疾病治疗开辟了新途径，这些蛋白或可用于治疗人类的polyQ扩增相关的蛋白病。

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