FUS変異体運動ニューロンのプロテオミクス分析は、3'UTR結合を介して細胞骨格および他のALS結合タンパク質の調節の変化を明らかにしています

増加する証拠は、筋萎縮性側索硬化症（ALS）変異RNA結合タンパク質が異常機能を獲得し、エンコードされたタンパク質レベルに有意な影響を与えるRNA代謝の変化につながることを示唆しています。ここでは、ヒト誘発性多能性幹細胞ベースのモデルを利用することにより、運動ニューロンプロテオームに対するALS変異体FUSの影響に関する洞察を得ることを目指しました。質量分析による標識のないプロテオミクス分析により、異化プロセスと酸化還元に関与するタンパク質のアップレギュレーションが明らかになり、細胞骨格タンパク質のダウンレギュレーションとニューロンの投影を指示する因子が明らかになりました。機械的には、プロテオームの変化はトランスクリプトームの変化と相関しません。むしろ、3'utrのmRNAを標的とする変異体FUSの選択的結合との強い相関が観察されました。変異体FUSに選択的に結合した新しい検証済みのターゲットには、VCPなどの家族性または散発性ALSに以前に関与していた遺伝子、およびASAP1などの膜輸送および細胞骨格のリモデリングの調節因子が含まれます。これらの発見は、変異体FUSがALS患者の運動ニューロンの他の病原性経路を交差させる可能性のある新しいメカニズムを明らかにします。

Increasing evidence suggests that in Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) mutated RNA binding proteins acquire aberrant functions, leading to altered RNA metabolism with significant impact on encoded protein levels. Here, by taking advantage of a human induced pluripotent stem cell-based model, we aimed to gain insights on the impact of ALS mutant FUS on the motoneuron proteome. Label-free proteomics analysis by mass-spectrometry revealed upregulation of proteins involved in catabolic processes and oxidation-reduction, and downregulation of cytoskeletal proteins and factors directing neuron projection. Mechanistically, proteome alteration does not correlate with transcriptome changes. Rather, we observed a strong correlation with selective binding of mutant FUS to target mRNAs in their 3'UTR. Novel validated targets, selectively bound by mutant FUS, include genes previously involved in familial or sporadic ALS, such as VCP, and regulators of membrane trafficking and cytoskeleton remodeling, such as ASAP1. These findings unveil a novel mechanism by which mutant FUS might intersect other pathogenic pathways in ALS patients' motoneurons.