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阿尔兹海默病研究新突破:mRNA修饰揭示线粒体功能障碍新机制
2024-05-14 09:24  点击:23
 近日,国际知名期刊《Molecular Psychiatry》发表了一项由美茵茨约翰内斯古腾堡大学等机构科研人员共同完成的研究,题为“N1-methylation of adenosine (m1A) in ND5 mRNA leads to complex I dysfunction in Alzheimer’s disease”。这项研究揭示了阿尔兹海默病患者线粒体功能异常的一个新机制,该机制可能导致大脑能量供应减少。
 
该研究的主要负责人Kristina Friedland指出,这种异常效应与一种之前未报道的mRNA修饰有关,这一发现有助于我们更深入地理解阿尔兹海默病的病理生理学过程。线粒体作为细胞内的“能量工厂”,对大脑功能至关重要,因为大脑超过95%的能量都来源于线粒体的葡萄糖代谢。研究人员长期以来都认识到,葡萄糖代谢障碍在阿尔兹海默病的早期阶段就已经存在,这可能与年龄增长和β-淀粉样蛋白的积累导致的线粒体功能障碍有关。
 
三磷酸腺苷(ATP)作为细胞的主要能量来源,是通过线粒体内膜上的一系列呼吸链反应产生的。这个过程中涉及到超过1000种蛋白质,其中许多从细胞核被运送到线粒体发挥作用。但某些蛋白质,如ND5蛋白,是由线粒体自身合成的。ND5是呼吸链复合体I的一个关键亚单位,对于维持复合体I的正常功能至关重要。
 
然而,研究团队发现,ND5蛋白的合成过程可能会受到mRNA甲基化的干扰。在体细胞中,mRNA携带遗传信息,并与tRNA一起指导蛋白质的合成。但当mRNA发生甲基化时,其化学结构会发生变化,导致其与tRNA的相互作用受阻。这导致ND5亚基蛋白质的合成减少,进而影响到复合体I的功能。
 
研究人员进一步发现,一种名为TRMT10C的酶能够促进ND5 mRNA的m1A甲基化修饰,从而抑制ND5蛋白的合成。他们在细胞模型和阿尔兹海默病患者的大脑中都观察到了ND5亚基蛋白质生物合成的抑制现象。
 
Kristina Friedland教授表示,这项研究首次证明了TRMT10C通过m1A甲基化修饰ND5 mRNA导致线粒体功能障碍的新机制,这一机制可能与β-淀粉样蛋白(Aβ)诱导的线粒体功能障碍有关。这一发现为阿尔兹海默病的治疗提供了新的潜在靶点。
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