Блокада STING облегчает протекание бокового амиотрофического склероза у мышей

Известно, что в 4% случаев семейного бокового амиотрофического склероза (БАС) наблюдаются мутации ДНК/РНК-связывающего белка TDP-43. Эти мутации ассоциированы со специфическим накоплением белка в митохондриях. Нейродегенеративные процессы при накоплении TDP-43 связаны с апрегуляцией сигнальных путей транскрипционного фактора NF-κB и интерферона 1 типа (I IFN). В новой работе, опубликованной в Cell, ученые из Австралии описали механизм поражения двигательных нейронов при БАС, опосредованный TDP-43.

Для изучения воспаления, связанного с TDP-43, ученые инициировали повышенную экспрессию белка дикого типа или его мутантного варианта в линии нервных клеток мышей in vitro. В контрольных клетках экспрессировали пустой вектор. Было показано, что в нейронах, экспрессирующих мутантный TDP-43, повышена активность путей NF-κB и I INF. Для поиска иммунных сенсоров, ответственных за развитие воспаления, ученые использовали панель фибробластов мышиных эмбрионов, экспрессирующих нормальный или мутантный TDP-43, с дефицитом ряда известных регуляторов продуктов интерферонового и NF-κB-сигналинга. Воспалительная активность сохранялась на нормальном уровне в фибробластах с делецией сенсора cGAS, детектирующего цитоплазматическую ДНК. cGAS индуцирует синтез циклического динуклеотида cGAMP, который активирует стимулятор генов интерферона (STING). Дальнейшие эксперименты на клетках показали, что делеция STING значительно ослабляет экспрессию сигнальных путей NF-κB и I INF.

С помощью иммунопреципитации ученые выделили cGAS в комплексе с ДНК из клеток HEK293T, чрезмерно экспрессирующих нормальный или мутантный TDP-43. ПЦР-анализ показал, что сенсор связывается исключительно с митохондриальной ДНК. Экспрессия TDP-43 в человеческой клеточной линии без митохондриальной ДНК не приводила к аномальному воспалительному ответу.

Ранее было показано, что TDP-43 использует мембранную транслоказу TIM22 для проникновения в митохондрии. Ученые подтвердили этот факт и показали на культурах клеток, что попадание TDP-43 в митохондрии вызывает дестабилизацию, проявляющуюся в увеличении концентрации активных форм кислорода, и потерю мембранного потенциала. Это приводит к открытию митохондриальных пор, через которые мтДНК выходит в цитоплазму.

Авторы продолжили эксперименты на модельных мышах с БАС, оверэкспрессирующих человеческий мутантный TDP-43. Нокаут Sting у таких мышей замедлял развитие заболевания на 58% и увеличивал продолжительность жизни в среднем на 208 дней. Введение ингибитора STING мышам с БАС оказывало защитное действие: предотвращало гибель нейронов и способствовало снижению экспрессии генов путей NF-κB и I INF

Понимание молекулярных механизмов влияния повышенной экспрессии TDP-43 на развитие БАС открывает потенциал для разработки новых подходов к лечению заболевания. Так, существующие ингибиторы cGAS и STING могут быть адаптированы для медицинского применения.