抑制DLK棕榈酰化:一种规避细胞全局抑制副作用的新型神经保护策略

《Nature Communications》:

【字体: 时间:2025年04月04日 来源:Nature Communications

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  本研究针对全球性抑制双亮氨酸拉链激酶(DLK)引发神经轴突细胞骨架破坏的临床困境,通过高通量筛选发现选择性抑制DLK急性轴突棕榈酰化的化合物8和13。该研究揭示TD(营养因子剥夺)诱导的DLK棕榈酰化是其招募至轴突囊泡并启动逆行信号的关键步骤,化合物8/13可特异性阻断该过程而不影响基础DLK功能,在DRG神经元培养和视神经挤压(ONC)模型中均展现神经保护作用,为神经退行性疾病治疗提供了精准靶向新策略。

  神经退行性疾病治疗领域长期面临一个关键矛盾:双亮氨酸拉链激酶(DLK/MAP3K12)作为促退化信号的核心调控因子,其全局抑制虽能阻断病理进程,却会引发严重的轴突细胞骨架紊乱。这一困境在DLK激酶抑制剂GDC-0134的临床试验中尤为突出——患者出现感觉神经病变伴血浆神经丝蛋白升高,揭示DLK在维持健康轴突结构中的基础作用。Temple大学Gareth M. Thomas团队在《Nature Communications》发表的研究,通过创新性靶向DLK翻译后修饰,为这一难题提供了突破性解决方案。

研究采用高通量成像筛选(28,400种化合物)、微流控培养系统、酰基生物素交换(ABE)棕榈酰化检测等关键技术,结合体内视神经挤压模型。关键发现包括:1)DLK激酶抑制剂GNE-3511直接破坏DRG神经元中神经丝蛋白(NF-200)和微管蛋白(Tuj1)的轴突分布,证实临床不良反应的细胞机制;2)营养剥夺(TD)触发DLK急性棕榈酰化并招募至轴突囊泡,该过程依赖2-溴棕榈酸(2BP)敏感机制;3)从筛选中获得的化合物8和13能选择性阻断TD诱导的DLK棕榈酰化(降幅达70%),却不影响基础状态或GAP-43等其它轴突棕榈酰蛋白;4)在功能上,8/13保护DRG神经元抵抗45小时TD导致的胞体死亡(Calcein-AM检测)和轴突连续性破坏(Watershed算法分析),效果媲美GNE-3511但无细胞骨架副作用;5)机制上二者通过阻断DLK对MKK4的激活抑制JNK-cJun通路,且8对轴突切断和微管破坏(nocodazole)模型均有效,而13显示刺激选择性;6)视网膜内注射实验证实8/13可抑制ONC诱导的Brn3A+ RGCs中c-Jun Ser63磷酸化,验证其在体活性。

该研究首次阐明:1)DLK存在时空特异性调控——基础棕榈酰化(可能由ZDHHC17介导)负责其轴突运输,而急性棕榈酰化(可能由未知PAT催化)驱动逆行信号;2)化合物8/13代表全新作用机制,通过时空精准干预实现"功能性选择抑制";3)为青光眼等视神经病变提供局部给药治疗新思路。值得注意的是,8/13在肝微粒体中稳定性较差(t1/2<15分钟),提示未来需开发缓释制剂或结构优化。这项研究不仅解决了DLK靶向治疗的核心矛盾,更开创了通过调控蛋白脂质修饰实现信号通路精准干预的新范式。

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