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Nature:核纤层蛋白病研究获新进展

2013.5.08

  核纤层蛋白病(laminopathies)是主要影响肌肉组织的遗传性疾病,这类疾病包括Emery—Dreifuss肌营养不良症、扩张型心肌病、肢带型肌营养不良和早老症(Hutchison-Gilford progeria syndrome)等。

  核纤层位于细胞核膜的内侧,在为细胞核提供机械稳定性的同时,也参与了核内的多种生物学过程。而核纤层蛋白是核纤层中的关键组分。

  如果编码核纤层蛋白lamin或lamin相关蛋白的基因发生了突变,就会引发核纤层蛋白病,例如编码核膜蛋白lamin A 和C的基因LMNA。LMNA基因突变与多种核纤层蛋白病有关,绝大多数该基因上的突变影响的是骨骼肌和心肌,不过此前人们对这其中的机制还并不了解。

  关于核纤层组分发生突变的致病机理,目前存在着两种理论。一些人认为,核纤层组分的突变改变了细胞核的结构,对承受机械力的组织(如肌肉)产生影响,使其中的细胞死亡。另一些人指出,核纤层组分的突变破坏了核纤层,引起基因表达谱的改变,从而对相关细胞产生危害。

  现在,美国和芬兰的科学家联手进行了一项新研究,将上述两种理论联系了起来。研究显示,核纤层蛋白病的相关突变,使核纤层的结构发生异常,影响了特定转录调节蛋白的功能,并由此改变了相关基因的表达。文章于五月五日发表在Nature杂志上。

  研究人员对核纤层蛋白病的细胞进行了研究,解析了LMNA突变引发核纤层蛋白病的分子机制。他们发现在这些细胞中,血清应答因子SRF的调控受到影响,而SRF控制着许多重要基因的表达。

  Emerin蛋白是细胞核膜的重要组分,能够调节细胞核中的肌动蛋白actin,而actin蛋白又是MKL1的关键调节子。研究显示,LMNA突变会改变emerin在细胞中的定位,并通过actin调节MKL1,最终影响SRF的活化。

  研究人员指出,在核纤层蛋白病中,错误定位的emerin通过MKL1减弱了SRF的活性,减少了SRF目标基因的表达。许多SRF所靶标的基因都对肌肉功能很关键,因此核纤层蛋白病主要影响的是肌肉组织。这一发现,将核膜结构异常与基因表达改变联系了起来。

  这项研究解析了核纤层蛋白病背后的关键分子,为该疾病的患者带来了新的希望。研究人员认为,在核纤层蛋白病中恢复MKL1的活性,可以有效对这类毁灭性疾病进行介入和治疗。

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