结构生物化学/拉福拉病
拉福拉病是一种致命的常染色体隐性遗传病,其特征是神经元以及心脏、肝脏、肌肉和皮肤细胞内存在称为拉福拉体的包涵体。[1] 拉福拉病是由EPM2A(癫痫、进行性肌阵挛2A)基因突变引起的,该基因编码拉福林,一种双特异性磷酸酶,或由EPM2B(癫痫、进行性肌阵挛2B)基因突变引起的,该基因编码马林,一种泛素连接酶。[2]
拉福拉体
拉福拉病的特点是细胞质(细胞内粘稠的液态基质)中存在称为“拉福拉体”的包涵体。拉福拉体主要存在于神经元中,但也在其他器官中被发现。拉福拉体由异常的糖原(称为多糖)组成。这些淀粉样多糖不溶于水,因此会在细胞内沉淀(图1所示拉福拉体)。多糖体随着年龄的增长而出现;在拉福拉病中,它们的數量大幅增加。拉福拉体在患有该病的患者的几乎所有器官中都被观察到。在大脑中,它们的出现似乎仅限于神经元;它们似乎不在星形胶质细胞中出现。它们的形态因组织而异,但通常包含一个中心核心,并具有外周蓬松的外观。[5] 拉福拉体由葡萄糖聚合物(多糖)组成,它在化学上与糖原相关,但在结构上不同(图2)。
拉福林蛋白有两个主要作用:首先它去磷酸化糖原以抑制糖原过度磷酸化和拉福拉体形成,其次它将马林蛋白带到糖原合成部位。然后,马林蛋白可以泛素化(给予死亡之吻)PTG(蛋白质靶向糖原)、GS(糖原合酶)、GDE(糖原脱支酶)和其他蛋白质,以抑制拉福拉体形成。[3] 马林也与拉福林相互作用,并在体外和培养细胞中促进拉福林的多泛素化和降解。
由于拉福林作为一种磷酸酶,它会去除磷酸单酯,从而使糖原生产正常进行,如果没有拉福林,磷酸单酯会积聚并影响糖原分支,导致拉福拉体形成。[4] 与糖原相比,拉福拉体含有更多磷酸盐,其分支是不连续的,这使得拉福拉体不溶于水。由于拉福林蛋白的突变/缺陷,拉福拉体开始积聚,导致拉福拉病。此外,如果没有拉福林蛋白,马林就无法定位 PTG、GS 和 GDE。
马林的作用是维持拉福林与可溶性糖原相关,而它的缺失会导致拉福林隔离到不溶性多糖部分,在那里它在功能上处于惰性状态。[2]
拉福林-马林复合物充当受控的“垃圾处理”[2],泛素化并降解参与糖原代谢的蛋白质。这些重要蛋白质的轻微缺陷会导致拉福拉病。
与拉福林蛋白缺陷相比,具有马林蛋白缺陷的拉福拉病患者寿命要长 25%。
拉福拉体的组织学
拉福拉体的直径从 1 到 30 微米不等,细胞质中可能存在一个或多个拉福拉体。它们可能存在于神经细胞突起中,并明显存在于神经毡(大脑和脊髓灰质中神经细胞体之间的区域)中。[3]它们具有同心靶状分层结构,PAS 阳性、抗淀粉酶抗性、和阿尔新蓝阳性。核心比边缘染色更深。拉福拉体也是嗜碱性的,并且是可变的异染性(用甲基紫或甲苯胺蓝)包涵体。它们也存在于肝脏、横纹肌、汗腺中。[4]