北京时间2023年12月8日，武汉大学生命科学学院、泰康生命医学中心梁毅团队在Nature Communications上发表了Excess PrP^C inhibits muscle cell differentiation via miRNA-enhanced liquid–liquid phase separation implicated in myopathy的文章，意外在肌病患者的骨骼肌样本中观察到了miR-214-3p与细胞型朊蛋白（PrP^C）的过量积累和共定位现象，揭示了miRNA对PrP^C相分离、肌肉细胞自噬及分化调控机制，为发展新的针对miRNA与PrP^C过量积累的肌病治疗药物奠定了基础。此外，通过CRISPR-Cas9技术、激光共聚焦显微、免疫印迹和RIP-seq等方法，他们还发现，PrP^C在C2C12肌肉细胞分化中逐渐表达，并且随着细胞分化会从细胞膜上转移到细胞质中发挥作用。敲除PrP^C、过表达PrP^C以及过表达PrP^C定位发生改变的病理突变体F198S后，C2C12肌肉细胞都不会发生分化，且过表达PrP^C能够抑制分化过程中的细胞自噬。在C2C12细胞分化中期的内源PrP^C和过表达的PrP^C都能选择性地结合一类成熟的miRNA，并且这些miRNA富集于自噬与分化生物进程中。

通过进一步研究，研究团队发现，肌肉细胞过量积累的PrP^C增强其特异性结合的miRNA与下游靶mRNA的作用来抑制自噬，从而抑制肌管分化，加重肌病。这些特异性结合的miRNA在体外和活的C2C12肌肉细胞中能够促进PrP^C发生液-液相分离，这种异常的相分离在C2C12肌肉细胞中加重PrP^C的累积，PrP^C转变为不溶于sarkosyl的纤维状凝聚物，并引起肌管细胞死亡。肌管破坏后，新的卫星细胞分化为成肌细胞，但过量积累的PrP^C会抑制其分化为肌管，这样的一个恶性循环，导致了这些肌病中具有很多不完全再生的肌管，进而导致肌肉萎缩，这一发现首次揭示了受特异性结合的miRNA调控的PrP^C在肌病中的致病机制。

在6例肌病患者的骨骼肌样本中观察到了miR-214-3p与PrPC的过量积累和共定位现象

该工作证明PrP^C在活细胞中能够发生液-液相分离，揭示了在体外和细胞内，这些特异结合的miRNA可以促进PrP^C的相分离，并导致PrP^C形成纤维状的凝聚物在细胞中沉积，从而降低细胞存活率，首次揭示了miRNA对PrP^C相分离、肌肉细胞自噬及分化的调控机制及其在肌病中的作用，并使得发展新的针对miRNA与PrP^C过量积累的肌病治疗药物成为可能。

机制模式图

该工作得到了国家自然科学基金、深圳市科技创新委员会科技计划、中国博士后科学基金和中央高校基本科研业务费等的支持。

武汉大学博士生陶菁为论文的第一作者，梁毅教授为通讯作者，武汉大学人民医院神经内科曾艳平副主任医师、广东省科学院微生物研究所谢黎炜研究员、武汉大学人民医院神经内科卢祖能教授和武汉大学生命科学学院、泰康生命医学中心周宇教授等参与了论文的研究工作。

梁毅团队长期专注于神经退行性疾病相关重要蛋白质朊蛋白、Tau蛋白、铜锌超氧化物歧化酶（SOD1）和TDP-43及其病理突变体淀粉样纤维的冷冻电镜结构测定及功能研究，在野生型朊蛋白及其病理突变体E196K淀粉样纤维和野生型SOD1淀粉样纤维冷冻电镜结构及功能前期工作（2020年6月8日、2021年9月9日和2022年6月17日分别发表于Nature Structural & Molecular Biology、Science Advances和Nature Communications）中，研究团队解析了全长野生型朊病毒蛋白纤维、全长E196K纤维和类朊病毒蛋白野生型SOD1纤维的结构，首次在原子水平上揭示了朊蛋白由PrP^C向PrP^Sc结构转变的机制，揭示了朊病毒蛋白病理聚集多态性的分子机制，揭示了渐冻症（ALS）致病蛋白质SOD1构象转化分子机制。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-43826-7