一种与肌萎缩侧索硬化症（ALS）亚型相关的SNRNP70外显子8剪接变异，与泛素-蛋白酶体途径的生物标志物存在关联

《Gene Reports》：An ALS subtype–specific SNRNP70 exon-8 splicing alteration is associated with ubiquitin–proteasome pathway signatures

肌萎缩侧索硬化症（ALS-Ox亚型）中SNRNP70基因剪接异常与泛素-蛋白酶体系统功能障碍相关，通过RNA-seq数据分析和小鼠胚胎干细胞来源神经元验证，发现蛋白酶体抑制剂可诱导类似剪接改变，提示该系统异常是ALS-Ox亚型的关键分子机制。

　　

中谷忠

日本福冈市，国际健康与福利大学药学院，邮编831-8501

摘要

由于肌萎缩侧索硬化症（ALS）的潜在分子机制复杂且具有异质性，识别与该疾病进展相关的分子特征仍然具有挑战性。已有研究表明，在ALS中存在SNRNP70基因的剪接事件发生亚型特异性改变，这表明这种改变可能作为该疾病亚型的分子特征。在本研究中，利用公开的大型RNA-seq数据进一步分析了与该剪接事件相关的分子通路，并通过小鼠胚胎干细胞（ES细胞）衍生的神经元验证了结果。分析显示，在11个神经系统区域中有8个区域的剪接比率显著降低，而其余区域的剪接比率也较低，但差异不显著。这些发现表明，在这种ALS亚型中，这种剪接改变广泛存在于中枢神经系统。为了识别这些区域共有的受影响分子通路，应用了基因集富集分析（GSEA），结果显示在11个区域中有10个区域存在泛素-蛋白酶体系统的富集。此外，在小鼠ES细胞衍生的神经元中用蛋白酶体抑制剂处理可以再现SNRNP70基因的剪接改变。综上所述，这些结果表明蛋白酶体功能障碍是导致观察到的剪接改变的分子通路，并提示这两种现象可能都是该ALS亚型的特征。

引言

肌萎缩侧索硬化症（ALS）是一种常见的神经退行性疾病，其特征是上运动神经元和下运动神经元逐渐丧失，导致自主肌肉功能严重受损。随着疾病进展，患者会出现肌肉无力、萎缩和瘫痪，最终导致呼吸衰竭。大多数病例是散发的，而少数病例与遗传突变有关。ALS的潜在分子机制尚未完全阐明。

最近，Tam等人根据ALS患者和对照组神经组织的大规模转录组分析，发现了三种ALS亚型——ALS-Ox、ALS-TE和ALS-Glia（Tam等人，2019年）。这一发现表明，该疾病可能由不同的分子机制驱动，每种亚型在疾病进展过程中具有特定的分子特征。

FUS（融合在肉瘤中）是ALS的致病因素之一，已报道了许多与ALS相关的点突变（Moens等人，2025年）。由于FUS是一种RNA结合蛋白，多项研究试图确定其靶RNA。通过交联和免疫沉淀（CLIP）技术，包括我们在内的多项研究发现了FUS的多个RNA靶标，并表明FUS调节这些靶标的基因表达和剪接（Hoell等人，2011年；Ishigaki等人，2012年；Lagier-Tourenne等人，2012年；Nakaya等人，2013年；Zhou等人，2013年）。我们之前报告称，在人脑和小鼠胚胎干细胞（ES细胞）衍生的神经元中，SNRNP70基因产生的转录本是FUS的主要靶标之一（Nakaya等人，2013年）。FUS使用小鼠ES细胞衍生的神经元调节两种转录本的表达水平：一种包含外显子8，另一种不包含外显子8（Nakaya，2020年）。

为了明确SNRNP70基因的剪接改变是否特定于FUS的功能，我们分析了Tam等人（Tam等人，2019年）报告的ALS-Ox、ALS-TE、ALS-Glia患者以及对照组的额叶皮层转录组数据（Nakaya，2022年）。分析显示，这种剪接改变仅发生在ALS-Ox患者中，而在ALS-TE或ALS-Glia患者及对照组中未观察到这种改变，表明这一现象与ALS亚型有关，而非FUS功能。这些观察结果促使我们提出假设：剪接改变可能与ALS-Ox患者中特异性改变的分子通路有关。由于NYGC ALS联盟提交的RNA-seq数据质量极高且规模庞大，本研究旨在利用这些数据识别与SNRNP70基因剪接改变相关的分子通路。

小节片段

RNA-seq数据处理：样本选择和映射

本研究使用了NCBI基因表达组（Gene Expression Omnibus）中项目ID为GSE137810的Sequence Read Archive（SRA）中的RNA-seq数据。该项目包含2509个来自人类受试者的RNA-seq样本，其中选择了1600个SRA文件大小超过2.5 Gb的样本。在这些样本中，选出了798个来自唯一受试者ID的样本，这些ID在之前的研究中被定义为已定义或未定义的ID（Nakaya，2022年）。所选的样本条件如下：

SNRNP70基因的剪接改变主要由疾病亚型决定，而非解剖区域

为了探索与SNRNP70基因剪接改变相关的生物通路，我们从公开的可用RNA-seq数据中选择了866个数据集。这些数据集包含来自人类神经系统11个不同区域的样本。为了观察这些样本之间的基因表达差异，进行了主成分分析（PCA）（图1）。结果表明，数据集大致分为三个簇：一个来自脊髓，另一个来自……

讨论

图1中的全局转录谱分析显示，有三个不同的簇分别来自小脑、脊髓和其他区域。由于不同的神经系统区域具有不同的功能，因此出现这些簇是合理的。然而，考虑到代表其他区域的簇包含了来自七个不同神经区域的样本——这些区域由于其功能差异可能会形成独立的簇——可以推测……

CRediT作者贡献声明

中谷忠：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，方法学设计，研究实施，资金获取，数据分析，概念构思。

写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本文时，作者使用了chatGPT和Copilot工具进行文本校对。使用这些工具/服务后，作者根据需要对内容进行了审查和编辑，并对发表文章的内容负全责。

利益冲突声明

作者没有需要声明的利益冲突。

致谢

作者感谢纽约基因组中心ALS联盟和Target ALS的研究人员生成并将RNA测序数据集GSE137810提交到NCBI基因表达组中。本研究得到了IUHW研究基金和JSPSKAKENHI基金（编号为22K07374和25K10222）的支持（T.N.）。