Mol Cell Proteomics. |阳梦如|富马酸二甲酯在神经元和星形胶质细胞中新蛋白质靶点的鉴定及相关功能验证

大家好，本周分享的是发表在Molecular & Cellular Proteomics.上的一篇关于富马酸二甲酯在脑细胞蛋白质中新作用靶点的鉴定及功能性验证的文章，题目是Identification of Novel Protein Targets of Dimethyl Fumarate Modification in Neurons and Astrocytes Reveals Actions Independent of Nrf2 Stabilization，通讯作者是南卡罗来纳大学的Norma Frizzell。

多发性硬化症（Multiple sclerosis，MS）是一种脱髓鞘疾病，其中大脑和脊髓中神经细胞的绝缘覆盖物受损。这种损害会破坏神经系统部分通信的能力，导致一系列症状和体征，包括身体，精神和精神问题。其中有一类型为复发性缓解型MS（relapsing remitting multiple sclerosis，RRMS），其特征在于不可预测的复发，好的是让患者可能长时间的与常人无异，坏的是它犹如有一颗定时炸弹，随时可能发病。富马酸二甲酯（dimethyl fumarate，DMF），是富马酸的甲酯。自2013年以来, 它一直被用于治疗RRMS的成年人 (商品名称 Tecfidera®)。DMF 治疗具有有益的免疫调节和神经保护作用，然而作用的完全机制犹未可知。

该课题组已经证实揭示了DMF的作用原理——耗尽细胞内谷胱甘肽, 并修改Keap1 蛋白上的硫醇, 从而稳定转录因子 Nrf2，诱导抗氧化反应元素基因的表达。但因为DMF会广泛地与蛋白质硫醇发生反应, 故其完整的作用机制尚未可知。

在本篇文章中，为了确定 DMF 对体外神经元基胞苷残留进行修饰的新靶点, 试图更好地了解该药物的生物学靶点和作用机理，作者使用到了原代神经元细胞、原代星形胶质细胞、分化的 N1E-115神经元细胞。每组实验至少3个生物重复和3次上机技术重复。作者提取出经DMF 处理后神经元和星形胶质细胞中的蛋白，使用LC-MS/MS技术，对采集的的DDA数据分析后发现大量的修饰改变。具体来看：

1.MMF 对星形胶质细胞中cofilin 1蛋白Cys139的修饰降低其对F-肌动蛋白的切断活性从而影响了肌动蛋白丝的解聚。这一修饰位点在体外DMF对cofilin1的作用中得到相同的验证。

2. Tubulin蛋白也被确定为另一个细胞骨架靶点，DMF 可对其Cys347进行修饰，但这一修饰不会改变溶酶体的轴突运输，即不会对微管动力学的这一方面产生不利影响。

 3. DMF及其代谢物MMF可对神经细胞中Collapsin Response Mediator 2 (CRMP2)的Cys504位进行修饰。这一位点（Cys504）接近许多磷酸化位点，有助于维持磷酸化位点在轴突状生长锥收缩方面的功能。

 

作者用此实验发现了DMF对神经元细胞和星形胶质细胞中蛋白作用的新靶点，并对这些靶点做了功能性的验证。他们发现，Cys 139 修饰导致 cofilin 去聚合活性动蛋白的能力比未修饰的 cofilin下降了约30%。故DMF介导对动态胶质细胞群中cofilin 连接活性的调节值得进一步研究。CRMP2的 Cys504位点也是DMF在神经元细胞中发挥有益作用的重要中介, 使其成为有针对性的靶向治疗场所, 以防止轴突丢失。

总之，DMF治疗可能直接有助于轴突保存和再髓鞘形成，这与其他已知的MS治疗机制有所区别。而进一步研究DMF治疗对体内这些新型神经保护靶标的影响，也将更具体地指导MS治疗化合物的开发。

 

 

文章解读:

文献分享二组-阳梦如（Mengru Yang）

文章引用：

doi: 10.1074/mcp.RA118.000922

文章链接:

https://www.mcponline.org/content/18/3/504