外源性ALECT2淀粉样纤维的结构多态性——冷冻电镜揭示致病机制与诊疗新线索

《Nature Communications》：Structural polymorphism of ex-vivo ALECT2 amyloid fibrils revealed by cryo-EM

本研究针对ALECT2淀粉样变病理机制不明的难题，利用冷冻电镜解析患者肾源外植体LECT2纤维结构，发现单/双原丝三种多态型，证实全长为133残基且保留三对二硫键，首次报道乙酰化修饰，为诊断与治疗提供分子基础。

　　

ALECT2淀粉样变是一种罕见的系统性病变，特征为白细胞衍生的趋化因子-2（LECT2）异常折叠并在组织中形成不溶性沉积，主要累及肾脏与肝脏。这种病理性蛋白聚集体可破坏器官正常功能，导致肾功能减退甚至终末期肾病，严重影响患者生存质量。尽管临床病例逐渐增多，但学界对其分子层面的“致病密码”仍知之甚少：LECT2如何从生理状态转变为病理性纤维？纤维内部结构有何特征？这些结构差异是否影响疾病进展？传统技术难以捕捉天然状态下纤维的高分辨率细节，成为制约诊疗策略突破的关键瓶颈。为解开谜题，研究者将目光投向冷冻电子显微镜（cryo-EM）这一结构生物学的“高倍显微镜”，试图从患者真实组织样本中寻找答案。

本成果发表于《Nature Communications》，研究团队直接从ALECT2淀粉样变患者的肾脏活检组织中提取外源性淀粉样纤维，通过冷冻电镜三维重构解析其原子级结构，结合质谱分析探究化学修饰。无需体外重组诱导，最大程度保留了病理条件下的自然状态，填补了领域内原生纤维结构信息的空白。

关键技术包括：从患者肾组织分离天然ALECT2淀粉样纤维；运用冷冻电镜单颗粒分析进行高分辨率三维重建；质谱检测鉴定纤维内的蛋白质翻译后修饰；生物化学表征确认蛋白完整性。

单原丝主导形态的全长结构解析

冷冻电镜结构显示，患者肾源ALECT2纤维的主要构型为单一原丝，由全长133个氨基酸的LECT2单体组成，且完整保留了天然状态下的三对二硫键（Cys¹-Cys¹⁵、Cys³-Cys⁹、Cys¹³-Cys²⁵）。单体折叠成典型β-sheet层状堆叠，每圈螺旋参数约4.8 ?，侧面疏水相互作用稳定纤维轴心。该结构证明病理聚合未破坏蛋白核心共价框架。

双原丝次要形态的配对模式差异

低分辨率重建识别出两种占比更小的双原丝纤维，基本折叠单元与单原丝高度相似，但两条原丝采取不同侧向接触方式：一种为紧密对称配对，另一种为非对称交错排列。界面差异提示不同组装路径可能共存于同一患者体内，反映体内微环境对多聚体组装的调控多样性。

纤维内乙酰化修饰的证据

质谱数据检测到纤维组分中存在乙酰化修饰位点，这是ALECT2淀粉样纤维中首次发现的化学修饰证据。虽具体位点尚待精确定位，但提示翻译后修饰可能参与调节LECT2的错误折叠倾向或纤维稳定性，为后续探索发病风险因素提供了新方向。

研究结论指出，ALECT2淀粉样纤维具有显著结构多态性，单原丝为主的多肽链完整且维持天然二硫键网络，双原丝形态则展示不同的原丝间作用界面。这一发现不仅揭示了疾病特异性纤维的精细构造，还确立了LECT2作为淀粉样前体蛋白的构效关系。讨论部分强调，结构与质谱证据共同暗示体内纤维形成可能受多种分子事件协同驱动，例如局部氧化还原状态影响二硫键稳定性、乙酰化改变电荷分布等。研究成果为开发基于纤维结构的特异性示踪剂奠定基础，也为设计干扰错误折叠的小分子药物提供了精准靶点，推动罕见淀粉样变性从描述性疾病向机制导向的精准诊疗迈进。