神奇！治療亨丁頓舞蹈症的新思路，藏在植物的葉綠體裡- Yes-Pick

亨廷頓氏舞蹈症是一類尚無法治癒的遺傳性神經退化性疾病，由於毒性蛋白的堆積，患者的神經元逐漸死亡，並且出現運動、認知等多方面的功能障礙。現在，來自科隆大學的研究團隊利用合成生物學，從看似與神經疾病毫不相干的植物體內找到了治療亨丁頓舞蹈症的全新想法。

在這項發表於《自然-老化》的研究中，研究團隊發現來自植物的合成酶－基質加工勝肽酶（stromal processing peptidase, SPP）能在人類細胞和秀麗隱桿線蟲的亨廷頓舞蹈症模型中，有效減少致病蛋白的聚集，並提升了線蟲的運動能力。在這些低調的植物身上，或許蘊藏著人類健康與長壽的重要密碼。

亨廷頓氏舞蹈症是一種多聚谷氨酰胺（polyQ）疾病，由特定蛋白質中谷氨酰胺（密碼子為CAG）異常重複所引起。正常情況下，亨廷頓蛋白的polyQ由不超過30個麩醯胺酸組成。但當CAG序列的異常重複增多至40個以上，過長的polyQ會異常聚集，形成有害的蛋白質沉澱，進而導致細胞的功能障礙與死亡。

目前，科學界已經在人體中發現了近10種polyQ疾病，它們至今無法治癒。除了我們最熟悉的亨丁頓舞蹈症，脊髓小腦性共濟失調、脊髓延髓肌萎縮症（肯泥迪病）等也屬於這類疾病的範疇。

面對這類迄今無解的疾病，研究團隊從植物的長壽特性中找到了應對思維。

為了探索植物是如何應對毒性蛋白聚集的，研究團隊在模式植物擬南芥中引入了毒性突變蛋白亨廷頓蛋白，該蛋白會導致人類的神經元死亡。研究團隊發現，與動物和人類模型不同的是，擬南芥能主動清除亨廷頓蛋白斑塊，避免有害影響。

▲研究團隊使用的模式植物擬南芥（圖片來源：Jana Bauch, University of Cologne）

透過合成生物學的方法，科學家隨後將植物避免蛋白質聚集的能力轉移到了體外培養的人類細胞和亨廷頓病動物模型中。「我們驚訝地看到，即使這些植物產生了有毒的人類蛋白，但它們完全保持了健康。相反，突變亨廷頓蛋白在人類培養細胞、小鼠和線蟲等其他模型中的表達誘導了疾病症狀。”領導這項研究的David Vilchez教授說。

接下來，研究團隊進一步揭示了植物避免突變亨廷頓蛋白聚集的機制。他們發現，植物的葉綠體是避免毒性蛋白質聚集的關鍵細胞器。

▲植物葉綠體調控polyQ聚集的機制（圖片來源：參考資料[1]）

具體來說，秘訣在於葉綠體的植物蛋白基質加工勝肽酶（SPP）。作為一種金屬蛋白酶，SPP可以對運輸至葉綠體中的前驅蛋白進行加工。在人類培養細胞和線蟲等亨廷頓病模型中產生植物SPP後，模型中的蛋白質斑塊減少，疾病症狀也減輕了。在線蟲模型中，即使在疾病惡化的晚期階段，SPP的表達也改善了線蟲的運動能力。

▲SPP合成減少了人類細胞與線蟲中的毒性蛋白聚集（圖片來源：參考資料[1]）

印度學名藥專區[1] 迷幻昏睡專區[2] 延時噴霧專區[3] 陰莖增大專區[4]「很多人沒有註意到，植物可以在引起蛋白質聚集的多變、極端環境條件中延續生存。我相信，植物的分子機制含有預防人類疾病的關鍵。我們往往會忘記，有些植物可以存活數千年，它們應該作為衰老研究的模型。」論文第一作者 Ernesto Llamas博士說。

接下來，研究團隊計劃與新創公司合作生產植物來源的治療性蛋白，並對其治療人類神經退化性疾病的效果進行檢驗。相信在這些常被忽視的植物身上，還有更多提升人類健康的潛力等待挖掘。