《Frontiers in Molecular Neuroscience》：Mass spectrometry-based proteomic profiling of human tauopathy brains suggests mitochondria-associated alterations
编辑推荐：
tau蛋白病是一类以tau蛋白编码基因MAPT调控的异常tau蛋白细胞内蓄积为特征的神经退行性疾病，其分子机制尚未完全阐明。研究人员旨在鉴定皮质基底节变性（CBD）、进行性核上性麻痹（PSP）等原发性tau蛋白病及阿尔茨海默病（AD）这一继发性tau蛋白病的蛋
tau蛋白病是一类以tau蛋白编码基因MAPT调控的异常tau蛋白细胞内蓄积为特征的神经退行性疾病，其分子机制尚未完全阐明。研究人员旨在鉴定皮质基底节变性（CBD）、进行性核上性麻痹（PSP）等原发性tau蛋白病及阿尔茨海默病（AD）这一继发性tau蛋白病的蛋白质组学特征，并解析其相互作用网络。研究采用质谱（MS）技术对AD（n=4）、CBD（n=4）、PSP（n=4）及对照（n=4）受试者尸检脑特定皮层区总匀浆进行分析，对差异表达蛋白进行功能富集和蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析。通过基于JESS的蛋白质印迹（WB）评估可重复性，并采用免疫组织化学（IHC）及单细胞核RNA测序（snRNA-seq）检测候选蛋白的细胞类型特异性转录组特征。四组比较中，分别有859、114、6和1个蛋白的PFDR值<0.05、<0.01、<0.005和<0.001。其中6个PFDR<0.005的蛋白（AK3、ATP5PD、COX7C、PPA1、PREP和UQCRC1）形成高度互作网络，显著富集于氧化磷酸化及呼吸电子传递等线粒体通路。WB验证显示AK3、PREP、PPA1和ATP5PD结果与质谱高度一致。IHC证实PPA1和PREP呈神经元表达，且在PSP脑中PPA1在小胶质细胞中免疫活性显著。snRNA-seq提供了互补的细胞类型特异性转录组改变证据。研究结果提示原发性和继发性tau蛋白病共享线粒体相关分子改变，但鉴于研究的探索性质，这些发现应谨慎解读，仅作为假设生成的依据，需进一步验证。
该研究针对tau蛋白病异质性高、临床鉴别困难且缺乏有效生物标志物的现状，聚焦皮质基底节变性（CBD）、进行性核上性麻痹（PSP）等原发性tau蛋白病及阿尔茨海默病（AD）这一继发性tau蛋白病，旨在通过无偏倚的蛋白质组学策略揭示跨疾病的共有分子特征。研究发表于《Frontiers in Molecular Neuroscience》，通过对16例尸检脑样本的总匀浆质谱分析，结合多组学验证，首次在蛋白质层面证实线粒体功能紊乱是多种tau蛋白病的共性分子改变，为疾病机制解析和生物标志物开发提供了新视角。
研究人员采用的关键技术方法包括：构建包含AD、CBD、PSP各4例及4例对照的尸检脑样本队列，采集特定皮层区组织；采用数据非依赖采集质谱（DIA-MS）技术分析总匀浆蛋白质组；通过STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络并进行功能富集分析；利用基于JESS的自动化毛细管蛋白质印迹（WB）验证差异蛋白表达；采用免疫组织化学（IHC）定位蛋白空间分布；通过单细胞核RNA测序（snRNA-seq）解析细胞类型特异性转录组特征。
检测结果
研究人员首先通过Western blot确认总匀浆中存在tau蛋白，质谱共鉴定到22个tau衍生片段，其中4个位于微管结合重复区的片段（Fr10、Fr12、Fr14、Fr19）在tau蛋白病组中表达显著高于对照组，提示tau蛋白剪切异常可能参与疾病进程。
tau蛋白病相关蛋白鉴定
质谱共检测到3302个共有蛋白，四组比较中859个蛋白的PFDR<0.05，其中114个PFDR<0.01的蛋白可实现样本诊断分类。研究人员聚焦6个PFDR<0.005的核心蛋白（AK3、ATP5PD、COX7C、PPA1、PREP、UQCRC1）进行后续分析，层次聚类可清晰区分各组样本。
质谱鉴定tau蛋白病相关蛋白的PPI网络
STRING数据库分析显示，6个核心蛋白形成高置信度互作网络，显著富集于线粒体内膜蛋白复合物、呼吸电子传递及氧化磷酸化等线粒体通路，同时与阿尔茨海默病、帕金森病等多种神经退行性疾病通路重叠，提示线粒体生物能量通路功能紊乱是tau蛋白病的共性特征。
质谱鉴定蛋白的可重复性验证
JESS-based WB验证显示，AK3、PREP、PPA1和ATP5PD的表达水平与质谱结果呈强正相关（Pearson's R>0.8，P<0.001），证实蛋白质组学数据的可靠性。
编码鉴定tau相关蛋白的基因的细胞类型特异性表达谱
snRNA-seq将样本细胞分为9种主要类型，分析显示MAPT（tau编码基因）在少突胶质细胞中高表达，PPA1在内皮细胞中高表达，其余3个基因无显著细胞类型偏好性。伪 bulk分析显示，除ATP5PD外，其余基因在至少一种细胞群中存在组间显著差异，且仅有PREP的转录本水平与蛋白丰度显著相关。
人尸检脑中PPA1和PREP的免疫组织化学分析
IHC结果显示，对照组中PPA1和PREP主要表达于神经元；PSP组中PPA1在小胶质细胞中免疫活性显著增强，半定量及定量分析均显示AD和CBD组中两种蛋白表达较对照组和PSP组降低，与蛋白质组学及WB结果一致。
讨论部分指出，该研究通过总匀浆质谱策略避免了传统分馏方法的偏差，鉴定的线粒体相关蛋白特征与既往tau蛋白病中线粒体功能异常的证据相符，其中PPA1在PSP小胶质细胞的特异性高表达提示其可能参与神经炎症相关的代谢重编程。研究局限性包括样本量较小、仅分析单一脑区、未区分可溶性/不溶性蛋白组分等，未来需扩大队列并结合细胞类型分辨的多组学技术进一步验证。研究结论强调，线粒体相关分子改变可能是原发性和继发性tau蛋白病的共有特征，这些发现为假设生成提供依据，需后续研究明确其因果机制及转化价值。
