1.文章简介
| 文章题目 | TDP-43 repression of nonconserved cryptic exons is compromised in ALS-FTD |
| 中文题目 | TPD-43抑制调控非基因保守区域隐秘外显子剪切在ALS-FTD中的病理特征 |
| 期刊名 | Science IF: 33.611 |
| 作者 | |
| 发表时间 | 2015 |
| 实验材料 | 小鼠ES细胞和人类HeLa细胞 |
| 测序平台 | Illumina HiSeq 2000 |
| 相关产品 | RNA-seq |
2.研究背景
肌萎缩性侧索硬化症（ALS）和额颞叶失智症（FTD）是严重危害人类健康的神经退行性疾病。ALS表现为上运动神经元和下运动神经元出现损伤之后，全身肌肉逐渐无力和萎缩，可进展为语言、吞咽或呼吸困难，最终因呼吸衰竭而死亡。FTD是发病率仅次于阿兹海默症的早发性失智症，由额颞叶神经元的进行性损伤导致病人的语言障碍、认知和行为改变。虽然这两类疾病的临床表现有较大差异，越来越多的研究显示ALS和FTD具有共同的病理和遗传特征。转录抑制蛋白TPD-43 （Transactivation response element DNA-binding protein 43，又称TARDBP） 就是在这两类疾病发生中起到关键作用的基因之一。
3.研究内容
通过对比检测TPD-43敲除的小鼠ES细胞和人类HeLa细胞的选择性剪切情况，发现受到TPD-43抑制调控的隐秘外显子（Cryptic exons）剪切在ALS发生中起重要作用。研究者们鉴定出的数个受TPD-43调控剪切的隐秘外显子已在FTD-ALS病例中得到证实。
4.文章亮点
本研究揭示了与TPD-43相关的FTD-ALS新病理，为寻找新的疾病分子标记和治疗策略提供了依据。
5.研究成果
1.鉴定小鼠中受TPD-43调控的隐秘外显子
本研究对TPD-43敲除的小鼠ES细胞和对照组细胞进行RNA-seq后，通过分析其选择性剪切情况，找到了一些受TPD-43调控的隐秘外显子剪切。这些选择性剪切仅仅出现在基因组的非保守区域，并且在其邻近区域通常含有UG tandom repeats。
已有报道TPD-43敲除会引起细胞死亡。而在TPD-43敲除的细胞系中转入eGFP、N端TPD-43和剪切抑制蛋白RAVER1的融合蛋白（GTR）后，可抑制TPD-43敲除引起的细胞死亡。另外对GTR转染细胞系进行RNA-seq的结果显示，在TPD-43敲除细胞系中出现的隐秘外显子剪切水平显著降低。（图2）这些结果说明TPD-43敲除细胞系中过量的隐秘外显子剪切可能导致细胞死亡。
3.人类HeLa细胞中的隐秘外显子剪切分析
研究者们使用HeLa细胞构建了TPD-43敲低细胞系，RNA-seq结果显示TPD-43敲低的HeLa细胞系中同样存在大量的隐秘外显子不当剪切，其邻近区域同样含有UG tandom repeats（图3）。此外，由于TPD-43介导的隐秘外显子剪切发生在非保守基因区域，因此人类和小鼠细胞中TPD-43调控的隐秘外显子分属的基因区域没有重叠。
在HeLa细胞中发现的受TPD-43介导调控的两个基因—AG4B和GPSM2—的隐秘外显子剪切，随后在ALS-FTD病人的脑组织中得到了验证。这两个基因的可变剪切在7例病人（5例FTD，1例ALS，1例FTD-ALS）均有检出，而在7例健康组对照中没有检出（图4）。
Ling, J. P., Pletnikova, O., Troncoso, J. C., & Wong, P. C. (2015). TDP-43 repression of nonconserved cryptic exons is compromised in ALS-FTD. Science, 349(6248), 650–655. doi:10.1126/science.aab0983
