解密“致命的舞蹈”：HAP40蛋白调控亨廷顿舞蹈症病程的发展

不是所有的舞步都一样华丽，也不是一切舞姿都姿态万千，充满迷人的魅力。这个世界上有这样一种病，患上这种病的人面部、四肢、身体会不由自主的快速抽动或跳动，行走时会展现一种腾跃的步伐，手的动作也会不断变换，看上去就像跳舞一样，到了后期，患者开始无法行走，会不自主的突然站起又坐下，哪怕在卧床时身体也会一直扭动，继续发展下去，患者眼球开始出现不正常的活动，吞咽困难，出声也开始出现障碍。这就是亨廷顿舞蹈症(Huntington’s disease, HD)。

HD是一种常染色体显性遗传的神经退行性疾病，由亨廷顿基因(Huntingtin，HTT)一号外显子区域中的 CAG重复异常扩增(超过36次)所导致。突变HTT基因编码的蛋白(mHTT)会发生错误折叠，在细胞内形成聚集体并产生神经毒性。HTT蛋白的分子量超过300kDa，可能与超过一百种蛋白结合并参与多种生物学过程。HAP40是目前已知与HTT蛋白结合最为紧密的蛋白之一，然而HAP40在HD疾病中所扮演的角色至今尚不明确。

近期，暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院杨甦、李晓江团队在Cell Death & Disease期刊(IF=9.2)发表研究论文，为我们详细解析了HD40蛋白在HD疾病进展中的重要作用。

研究亮点

1、首次发现上调HAP40水平能够减少突变HTT蛋白（mHTT）聚集体的形成，而减少HAP40的表达则会加剧mHTT的聚集和毒性

2、首次发现HAP40特异性结合mHTT并促进其K48泛素化水平从而被降解，这解释了HAP40降低mHTT神经毒性的潜在机制

研究思路

01、HAP40表达模式研究，分析其可能的功能

02、敲低HAP40基因，检测mHTT的聚集和神经毒性

03、过表达HAP40.检测mHTT的聚集和神经毒性

04、HAP40基因发挥功能的分子机理研究

研究结果

作者首先在小鼠的不同脑区内比较了HTT和HAP40蛋白的分布，发现HAP40的表达水平与可溶性HTT蛋白呈正相关，但与mHTT聚集体呈负相关，提示HAP40参与调控mHTT的周转和聚集过程。

接着，作者利用CRISPR/Cas9基因编辑技术和脑立体定位病毒注射在HD基因敲入小鼠模型的纹状体内敲低HAP40的表达，发现可溶性mHTT蛋白表达降低，mHTT聚集体增加，并且会导致神经元的大量丢失以及胶质细胞增生。说明HAP40的减少会加剧mHTT蛋白的神经毒性。

CRISPR/Cas9 AAV和大脑注射部位的示意图

相反地，在HD小鼠的纹状体中过表达HAP40蛋白则能够显著抑制mHTT聚集体的形成，同时缓解HD小鼠的行为学缺陷表型。以上结果从正反两方面验证了HAP40调控mHTT的聚集和神经毒性。

HAP40的过度表达减轻了mHTT的聚集和毒性

接下来，作者探索了HAP40调控mHTT蛋白周转的分子机制，发现HAP40与mHTT的结合能力强于正常HTT蛋白，并且会促进mHTT的K48位点泛素化水平。由于K48泛素化是经典的蛋白酶体降解信号，因此，此结果说明HAP40通过K48泛素化途径调控mHTT蛋白的降解。

研究结论

HAP40可抑制mHTT蛋白的聚集和神经毒性

本研究拓展了对于HD病理机制的认知，同时也为HD的临床治疗及药物开发提供了新的思路

派真助力：AAV包装

参考资料

1. https://www.nature.com/articles/s41419-024-06716-4

2. https://mp.weixin.qq.com/s/SGf6GYaUHQ6xn5tg1GHetQ

3. https://mp.weixin.qq.com/s/jwqXHsAaCHi2W8p8boP45g