![]()
肢带型肌营养不良是一种致残性的遗传性肌肉病，其致病的分子机制不明确且目前尚无有效的干预措施。10月28日，山东大学齐鲁医院焉传祝/林鹏飞团队在国际知名期刊Brain杂志在线发表题为AAV-based TCAP delivery rescues mitochondria dislocation in limb-girdle muscular dystrophy R7的研究论文。该研究揭示了TCAP基因缺陷致肌纤维内线粒体空间定位异常参与肢带型肌营养不良R7型（LGMDR7）发病的分子机制，并为LGMDR7提供了有前景的靶向基因治疗方案。LGMDR7的致病基因TCAP编码肌纤维中的一个结构锚件——telethonin蛋白（也称为Titin-cap，缩写为TCAP），但该蛋白的缺失却引起了肌纤维中线粒体空间定位的异常，导致骨骼肌的变性，且目前无任何治疗手段。为探讨LGMDR7发病的分子机制及肌纤维内线粒体空间分布异常的机制，并对该病的基因治疗进行探索，研究团队成功构建了LGMDR7的疾病小鼠模型并进行了相关的研究。基于团队前期研究结果——LGMDR7患者Telethonin蛋白表达完全缺失[1]，研究者采用敲除Tcap基因的方式构建了LGMDR7小鼠模型。2.LGMDR7小鼠模型骨骼肌存在线粒体分布异常的病理表型研究团队采用SDH染色和超微结构观察发现Tcap-/-小鼠骨骼肌出现类似患者病理上线粒体空间分布异常病理表型——肌膜下线粒体增多，而肌原纤维间线粒体减少（图1）。3.TCAP蛋白与结蛋白（desmin）相互作用并维持其稳定性研究者通过体内、体外实验研究发现，TCAP与desmin有直接相互作用，二者共同定位于骨骼肌Z盘。当TCAP缺失时，除正常长度的desmin（称为“longer desmin”）外，还会产生一个截短的desmin，称之为“shorter desmin”。TCAP维持longer desmin的稳定性，使之不被从N端被截断从而产生“shorter desmin”。4.TCAP缺失导致desmin细胞骨架的崩塌并由此引发线粒体空间定位异常Desmin组成III型中间丝，是骨骼肌细胞的细胞骨架，维持骨骼肌中线粒体的正确空间定位。其组装方式见图2。Desmin N端在中间丝装配中起重要作用，故研究团队推测shorter desmin的产生会降低desmin中间丝的稳定性。通过WB和免疫荧光染色证明Tcap-/-小鼠的desmin细胞骨架发生崩塌。![]()
采集出现线粒体分布异常的小鼠股四头肌红肌组织进行蛋白组学分析显示，参与线粒体氧化磷酸化一系列蛋白出现下调。酶活性分析提示线粒体柠檬酸合酶及复合体II酶活性减低。说明这些空间分布异常的线粒体存在能量代谢功能的异常。基于LGMDR7的致病机理，研究团队构建了AAV-TCAP载体递送TCAP蛋白，并引入了荧光素酶报告系统以监测模型小鼠体内目的基因表达情况（图3）。局部肌肉注射的治疗方式明显改善LGMDR7小鼠肌无力表型及线粒体定位异常的病理表型。AAV-TCAP 药物仅在小鼠骨骼肌中富集，未在其他器官中发现分布（图3）。一次给药至少可维持长达7个月的治疗效果，免疫反应较轻且无明显的毒副作用。![]()
综上所述，研究团队揭示骨骼肌中的结构蛋白TCAP可以通过影响demsin细胞骨架从而引起线粒体空间分布的异常。同时，这项研究提示，对于特定肌群受累的遗传性肌肉疾病，靶向局部注射给药可以作为一种可选择的治疗策略（图4）。图4 TCAP蛋白参与肌纤维内线粒体空间定位的分子机制示意图山东大学齐鲁医院神经内科焉传祝教授、林鹏飞副教授为本论文共同通讯作者，博士后吕晓晴为本论文独立第一作者。山东大学齐鲁医院神经内科及山东省罕见病线粒体医学重点实验室为本论文第一及通讯作者单位。https://doi.org/10.1093/brain/awae351[1]Lv X, Lin F, Wu W, Wang H, Luo Y, Wang Z, Yan C, Lv H, Luo S, Lin P. The clinical features and TCAP mutation spectrum in a Chinese cohort of patients with limb-girdle muscular dystrophy R7. Hum Mol Genet. 2023 Jul 20;32(15):2502-2510. doi: 10.1093/hmg/ddad090. PMID: 37216648.![]()
—END—
内容为【iNature】公众号原创，
转载请写明来源于【iNature】
微信加群
iNature汇集了4万名生命科学的研究人员及医生。我们组建了80个综合群（16个PI群及64个博士群），同时更具专业专门组建了相关专业群（植物，免疫，细胞，微生物，基因编辑，神经，化学，物理，心血管，肿瘤等群）。温馨提示：进群请备注一下（格式如学校+专业+姓名，如果是PI/教授，请注明是PI/教授，否则就直接默认为在读博士，谢谢）。可以先加小编微信号（love_iNature），或者是长按二维码，添加小编，之后再进相关的群，非诚勿扰。
![]()
![]()
投稿、合作、转载授权事宜
请联系微信ID：13701829856 或邮箱：iNature2020@163.com
觉得本文好看，请点这里！
