Мутация в гене SORL1 не только ассоциирована с накоплением β-амилоида при болезни Альцгеймера, но и нарушает межклеточную коммуникацию

Рецептор SORLA (Sortilin-related receptor with A-type repeats), кодируемый геном SORL1, давно известен как защитный фактор против болезни Альцгеймера — он препятствует образованию токсичного β-амилоида. Однако команда исследователей из Дании и Германии показала, что его функции шире. Используя клеточные модели, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК) человека, ученые проанализировали мутацию N1358S, обнаруженную у пациента с ранним началом деменции.

В клетках нейробластомы SH-SY5Y авторы экспрессировали как нормальный, так и мутантный вариант белка. С помощью протеомного анализа с изотопной меткой SILAC они выявили, что мутация радикально меняет интерактом SORLA: взаимодействия смещаются к белкам, участвующим в биогенезе внеклеточных везикул.

Функциональные последствия оказались значительными. Клетки SH-SY5Y с мутацией продуцировали на 70% меньше экзосом, причем их средний размер был на 20% меньше по сравнению с контролем. Чтобы подтвердить результаты на моделях, приближенных к мозгу человека, исследователи с помощью CRISPR-Cas9 получили иПСК, несущие SORL1 дикого типа или с гомозиготной мутацей N1358S, а также иПСК с нокаутом этого гена. Все три варианта дифференцировали в кортикальные нейроны и микроглию. На этих клеточных культурах авторы показали, что и нейроны, и микроглия с мутацией N1358S или нокаутом выделяют значительно меньше экзосом, чем клетки дикого типа.

Электронная микроскопия подтвердила характерные размеры везикул (50–200 нм), а протеомный анализ выявил более 500 белков, 58 из которых относились к маркерам экзосом. При этом состав белков и микроРНК в экзосомах, произведенных мутантными клетками, резко отличался от нормы. Секвенирование РНК выявило 117 уникальных микроРНК, из которых 13 изменяли экспрессию при мутации N1358S. Шесть микроРНК одинаково меняли экспрессию как при мутации, так и при полном отсутствии рецептора. Те из них, что терялись в случае мутации или полного нокаута, были ассоциированы с ростом нейритов (отростков нейронов), а те, что оверэкспрессировались при мутации, напротив, тормозили созревание нейронов.

Функциональные тесты подтвердили биологические последствия: экзосомы из микроглии дикого типа стимулировали рост и ветвление нейритов у незрелых нейронов на протяжении 12 часов, тогда как экзосомы из клеток с мутацией N1358S или нокаутом не оказывали нейротрофического эффекта.

Таким образом, SORLA выполняет принципиально новую роль — контролирует количество и качество экзосом, обеспечивающих нейротрофическую поддержку. Мутация N1358S превращает рецептор в нефункциональный: экзосомы становятся редкими и дефектными, что нарушает коммуникацию между микроглией и нейронами. Авторы подчеркивают, что это открытие расширяет понимание патогенеза болезни Альцгеймера, выходя за рамки классической «амилоидной гипотезы», и может указать на новые мишени для терапии.

Вариант в гене PICALM повышает риск болезни Альцгеймера, «выключая» фагоцитоз в микроглии