《npj Dementia》：A novel TREM2 L15Q in signal peptide domain and its influence on Aβ pathogenicity
编辑推荐：
本研究针对TREM2信号肽结构域突变在阿尔茨海默病（AD）中的作用机制这一研究空白，发现新型L15Q突变会破坏TREM2糖基化成熟过程，导致可溶性TREM2（sTREM2）分泌减少，并显著降低Aβ42吞噬功能，同时引起细胞外Aβ42水平升高和Aβ42/40比率异常。该研究为理解TREM2信号肽结构域功能提供了新视角，对AD早期诊断和靶向治疗具有重要意义。
随着全球人口老龄化进程加速，神经退行性疾病特别是阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）的发病率持续攀升，给家庭和社会带来沉重负担。目前AD的早期诊断手段有限，而致病基因筛查被视为极具潜力的早期识别方法。在众多已知的AD风险基因中，除淀粉样前体蛋白（APP）、早老素1（PSEN1）、早老素2（PSEN2）和载脂蛋白E E4等位基因（APOE4）外，髓系细胞触发受体2（triggering receptor expressed on myeloid cells 2, TREM2）作为新兴的重要风险因子日益受到关注。
TREM2主要表达于大脑小胶质细胞，在维持细胞存活、促进增殖和介导吞噬功能中发挥关键作用。特别值得注意的是，TREM2通过增强小胶质细胞功能来维持中枢神经系统稳态，并能通过与β淀粉样蛋白（Amyloid-beta, Aβ）相互作用诱导先天免疫反应，进而调控Aβ清除过程。TREM2胞外结构域参与配体识别、信号转导和分子互作等多种生物学过程，且其功能受到糖基化和硫化等翻译后修饰的精细调控。首个在晚发性AD患者中发现的TREM2 R47H突变使AD风险增加四倍，此后研究人员在AD患者中陆续发现48个TREM2突变位点，其中多数位于胞外结构域的免疫球蛋白样V型结构域（Ig-like V-type domain）。令人感兴趣的是，部分TREM2突变（如E14X、S16F和G17E）发生在信号肽（signal peptide, SP）结构域，而SP在引导蛋白质分泌通路和定向运输中起决定性作用。由于SP结构域与Ig-like V型结构域相邻，其突变可能通过影响胞外结构域功能参与AD病理进程。
发表于《npj Dementia》的最新研究报道了一例71岁AD患者中发现的TREM2信号肽结构域新型L15Q突变，并系统阐明了该突变对Aβ相关病理的影响机制。研究人员通过全外显子组测序（whole exome sequencing, WES）和Sanger测序验证了c.44 T>A（p. Leu15Gln）突变的存在。生物信息学分析显示，该突变导致氨基酸疏水性降低、极性增加，且三维结构预测表明突变体与野生型类似，能与12Val和11Phe形成共价键。
为验证突变致病性，研究团队将L15Q突变体和野生型TREM2表达质粒转染至HEK 293细胞。虽然突变体基因表达水平高于野生型（1.302±0.463 vs 1.000±0.000），但可溶性膜组分中TREM2蛋白水平却显著降低（0.722±0.108 vs 1.000±0.088）。Western blot分析揭示突变细胞出现独特的未成熟TREM2双条带现象，经PNGase F和Endo H处理后两条带均迁移至20-25 kDa，证实为内质网滞留的N-连接糖基化形式。成熟与未成熟蛋白比率定量分析显示，L15Q突变体比值显著降低（0.790±0.085 vs 1.000±0.183），且细胞培养基中可溶性TREM2（sTREM2）分泌量明显减少（0.361±0.150 vs 1.000±0.127）。亚细胞分级实验进一步证实，突变体在可溶性膜组分中的总TREM2蛋白水平显著降低，且成熟化效率受损。
在功能验证方面，研究人员通过pHrodo标记的Aβ吞噬实验发现，L15Q突变细胞的红色荧光信号显著弱于野生型（0.126±0.059 vs 1.000±0.398），活细胞成像也显示其吞噬能力降低至模拟转染（MOCK）对照组水平。对Aβ亚型的检测结果显示，突变细胞外Aβ42水平显著升高（1.210±0.174 vs 1.000±0.137），Aβ42/40比率明显增加（1.225±0.221 vs 1.003±0.158），而内源性Aβ42水平却显著降低（0.723±0.059 vs 1.000±0.013）。这些发现表明L15Q突变通过损害Aβ清除功能，导致细胞外Aβ积累和内源性Aβ代谢紊乱。
关键技术方法包括：通过全外显子组测序和Sanger测序进行基因变异鉴定；利用HEK 293细胞系构建TREM2野生型和L15Q突变体稳定转染模型；采用Western blot结合PNGase F/Endo H酶切分析糖基化状态；通过ELISA和免疫沉淀技术定量sTREM2分泌水平；使用pHrodo标记Aβ进行吞噬功能检测；借助ELISA试剂盒测定细胞外和内源性Aβ亚型浓度。
遗传与结构分析
基因检测确认患者携带TREM2 c.44 T>A（p. Leu15Gln）突变，生物物理特性分析显示该突变导致氨基酸疏水性降低和极性增加。三维结构预测表明突变体与野生型具有相似的共价键结合模式。
TREM2表达变化
虽然突变体基因表达升高，但蛋白水平在可溶性膜组分中降低。Western blot显示突变细胞出现未成熟双条带，经糖苷酶处理证实为异常糖基化形式。成熟化比率显著降低，sTREM2分泌量减少。
Aβ吞噬功能损伤
pHrodo标记实验显示突变细胞Aβ吞噬能力显著减弱，活细胞成像进一步验证其吞噬功能缺陷。
Aβ亚型差异
突变细胞外Aβ42水平和Aβ42/40比率显著升高，而内源性Aβ42水平降低，表明Aβ清除功能障碍和代谢紊乱。
本研究首次系统阐明了TREM2信号肽结构域L15Q突变的致病机制：该突变通过破坏信号肽介导的蛋白质靶向和切割效率，导致TREM2糖基化异常、成熟受阻和分泌减少；功能上表现为Aβ吞噬能力下降、细胞外Aβ42积累和内源性Aβ代谢紊乱。这些发现不仅证实了TREM2信号肽结构域在维持Aβ稳态中的关键作用，为理解AD发病机制提供了新视角，也为开发针对TREM2信号通路的新型治疗策略奠定了理论基础。尽管研究存在患者家族史信息不全、缺乏脑组织样本验证等局限，但通过细胞模型成功建立了基因突变与病理表型的因果关系，凸显了信号肽结构域突变在神经退行性疾病中的潜在重要性。
