具有运动缺陷和ALS/FTD神经变性特征的C9orf72 BAC小鼠模型

肌萎缩侧索硬化（ALS）和额颞叶痴呆（FTD）与GGG-GCC在C9orf72中重复扩张相关的确切机制尚不清楚。可能有两种获得功能的机制：重复RNA毒性和二肽重复蛋白（DPR）毒性。我们在这里使用斑马鱼ALS模型分析了这两种可能性。甘氨酸-精氨酸和脯氨酸-精蛋白这两种DPR的表达诱导了一种运动轴突病。同样，扩张的正、反义重复序列RNA也诱导了运动轴突病变，并主要形成细胞质RNA病灶。然而，在这些条件下未检测到DPR。此外，终止密码子中断的重复RNA仍然诱导了运动轴突病，并且排除了低水平DPR的协同作用。总之，这些结果表明重复RNA的毒性与DPR的形成无关。RNA结合蛋白Pur-alpha和自噬相关蛋白p62减弱了这种RNA毒性，而不是DPR毒性。我们的研究结果表明，RNA毒性（独立于DPR毒性）可促进C9orf72相关ALS/FTD的发病机制。

总结C9ORF72中的GGGGCC重复扩增是ALS和FTD最常见的遗传原因。为了揭示潜在的致病机制，我们发现在多个C9ORF72患者的iPSC分化的运动神经元中，DNA损伤以年龄依赖的方式大于对照神经元。二肽重复序列（DPR）蛋白（GR）80在iPSC-derived control neurons中的异位表达增加了DNA损伤，表明poly（GR。C9ORF72神经元的氧化应激也以年龄依赖的方式增加。氧化应激的药理学或基因降低部分挽救了C9ORF72神经元和表达（GR）80或（GR。此外，相互作用组分析显示（GR）80优先与线粒体核糖体蛋白结合，导致线粒体功能障碍。因此，C9ORF72神经元中的多聚体（GR）通过增加氧化应激，部分损害线粒体功能并导致DNA损伤，揭示了C9ORF 72相关ALS和FTD的另一种致病机制。

总结C9ORF72内含子GGGCC重复扩增是肌萎缩侧索硬化（ALS）和额颞叶痴呆（FTD）最常见的病因，但其发病机制尚不清楚。这里我们使用人类诱导运动神经元（iMN）来证明重复扩增的C9ORF72在ALS中是单倍体。我们发现C9ORF72与内体相互作用，是运动神经元中正常囊泡运输和溶酶体生物发生所必需的。重复扩增减少C9ORF72的表达，通过两种机制触发神经退行性变：谷氨酸受体积累导致兴奋毒性，以及由重复扩增产生的神经毒性二肽重复蛋白清除受损。因此，获得和丧失功能机制之间的合作导致神经退化。恢复C9ORF72水平或用组成活性的RAB5或RAB5效应器的化学调节剂增强其功能可挽救患者神经元存活，并改善功能增强和丧失的C9ORF 72小鼠模型中的神经退行性过程。因此，调节囊泡运输可以挽救C9ORF72重复扩张引起的神经变性。结合ALS2、FIG4、CHMP2B、OPTN和SQSTM1中的罕见突变，我们的结果揭示了ALS/FTD中囊泡运输的机制收敛。