FTLD-U spektrumhoz kötött TDP-43 és FUS RNS-kötő fehérjék közös patológiás kaszkádjai

ÖSSZEFOGLALÓ KÖZLEMÉNYEK

Az ALS/FTLD-U spektrumhoz kötött TDP-43 és FUS RNS-kötő fehérjék közös patológiás kaszkádjai

Daisuke Ito, MD Norihiro Suzuki, MD

KIVONAT

Levelezési cím: Dr. Daisuke Ito, Department of Neurology, School of Medicine, Keio University, 35 Shinanomachi, Shinjuku-ku, Tokyo 160-8582, Japán [email protected]

A TAR DNS-kötô fehérje 43 (TDP-43) és a fused in sarcoma (FUS) RNS-kötô fehérjék központi szerepet játszanak a familiáris amyotrophiás lateralsclerosishoz (ALS) és a csak ubiquitin-immunopozitív idegsejtzárványokkal járó frontotemporalis lobaris degenerációhoz (FTLD-U) asszociált neurodegenerációban. Ezek a normális esetben sejtmagi lokalizációjú fehérjék az ALS és az FLTD-U által érintett területeken tévesen a citoplazmába lokalizálódnak, ahol zárványtesteket képeznek. A TDP-43 és a FUS-fehérjék, Ran-GTP-áz-függô módon, nukleáris import receptorok segítségével transzportálódnak a sejtmagba, azonban részt vesznek a RNS-tartalmú, intracitoplazmatikus stresszgranulumok (SG-k) kialakításában is. A TDP-43 C-terminálisát érintô csonkoló elváltozások kiiktatják a nukleáris import szignált, és a fehérje téves citoplazmikus lokalizációját eredményezik, és annak akkumulációja képezi az SG-ket. Az ALS-hez asszociált FUS-mutációk szintén gátolják a nukleáris transzportot és a FUS téves, citoplazmatikus lokalizációját eredményezik, így az szintén hozzájárul az SG-k kialakulásához. Az ALS egyik további hajlamosító tényezôje, a nemrégiben a TDP-43-toxicitás potens modifikálójaként azonosított ataxin-2, amely szintén egy citoplazmatikus RNS-kötô fehérjének gondolt és az SG-t alkotó fehérje, ami arra enged következtetni, hogy az ataxin-2 a TDP-43 és a FUS által formált közös patológiás kaszkád része. Mindezek alapján azt gondoljuk, hogy a TDP-43, a FUS és az ataxin-2 RNS-kötô fehérjék citoplazmába történô nagymértékû téves lokalizációja az RNS minôség-ellenôrzési rendszer zavarához vezet, és az ALS/FTLD-U degeneratív kaszkád magvát képezi. Összefoglaló dolgozatunkban az ALS/ FTLD-U új betegségspektrum molekuláris alapját mutatjuk be, beleértve a citoplazmatikus TDP-43 és FUS RNS-kötô fehérjék neurodegeneratív mechanizmusát és egy lehetséges új terápiás stratégiát. Eredeti megjelenés: Neurology® 2011;77:1636–1643 RÖVIDÍTÉSEK ALS = amyotrophiás lateralsclerosis; ALS-D = amyotrophiás lateralsclerosis dementiával; BIBD = (basophilic inclusion body disease) basophil zárványtestes betegség; CTF = C-terminális fragmentek; EWS = Ewing-sarcoma; FTLD-U = frontotemporalis lobaris degeneráció csak ubiquitin-immunopozitív idegsejtzárványokkal; FUS/TLS = (fused in sarcoma/translated in liposarcoma) sarcomában fuzionált / liposarcomában transzlált fehérje; IBMPFD = (inclusion body myopathy with early-onset Paget disease and frontotemporal dementia) zárványtestes myopathia korai kezdetû Paget-kórral és frontotemporalis dementiával; KO = (knockout) génkiütött; MEF = (mouse embryonal fibroblast) egérembrionális fibroblast; NCI = (neuronal cytoplasmic inclusion) neuronalis citoplazmatikus zárvány; NIFID = (neuronal intermediate filament inclusion disease) neuronalis intermedier filamentumos zárványtestes betegség; NII = (neuronal intranuclear inclusion) neuronalis intranukleáris zárvány; NLS = nukleáris lokalizációs szignál; RRM = (RNA recognition motif) RNS-felismerô motívum; SCA2 = spinocerebellaris ataxia 2-es típusa; SG = stresszgranulum; TDP 43 = (TAR DNA-binding protein) TAR DNS-kötô fehérje; Tg = transzgenikus; VCP = (valosin-containing protein) valozintartalmú fehérje

Kiegészítô adatok a www.neurology.org honlapon találhatók

Napjaink fejlett genetikai eljárásai lehetôvé tették, hogy a tudomány sikerrel azonosítsa a fôbb örökletes neurodegenerációval járó kórképek – mint az Alzheimer-betegség, a spinocerebellaris ataxia és a Huntington-betegség – hátterében álló géneket, aminek köszönhetôen közelebb kerültünk patomechanizmusuk jobb megértéséhez. Szintén a közelmúltban azonosították az amyotrophiás lateralsclerosis (ALS) és a csak ubiquitin-immunopozitív idegsejtzárványokkal járó frontotemporalis lobaris degeneráció (FTLD-U) patogenezisével közvetlen összefüggésben lévô kritikus fontosságú molekulákat, ideértve a TAR DNS-kötô fehérjét (TDP-43, TAR DNA-binding protein),1,2 a fused in sarcoma / translated in liposarcoma (FUS/TLS; sarcomában fuzionált / liposarcomában transzlált) fehérjét,3,4 valamint egy újonnan megismert molekulát, az ataxin-2-t.5 Összefoglaló dolgozatunkban az ALS/FLTD-U betegségspektrum molekuláris alapjának megértését segítô legújabb fejleményekre hívjuk fel a figyelmet, és a TDP-43, a FUS és az ataxin-2 RNS-kötô fehérjék neurodegeneratív hatásait tárgyaljuk meg. AZ ALS/FTLD-U BETEGSÉGSPEKTRUM TÖRTÉNETE Azt követôen, hogy 1993-ban Rosen és mtsai összefüggésbe hozták a réz/cink szuperoxid dizmutáz (SOD1) bizonyos mutációit a familiáris ALS-sel (ALS1), egyéb, a betegség patogenezisében szerepet játszó fehérjéket is sikerrel azonosítottak, többek között az angiogenint Munkahelyi háttér: Department of Neurology, School of Medicine, Keio University, Tokyo, Japán. Anyagi háttér: A tanulmányt az Eisai Inc támogatta. Érdekeltségek: A szerzôknek nincsenek érdekeltségeik.

2. évfolyam, 1. szám, 2012. március

Copyright © 2011 by AAN Enterprises, Inc.

37

és az optineurint. A familiáris ALS-ben a SOD1 pontmutációi a leggyakoribbak, és számos tanulmány a SOD1 patogenetikai útvonalát helyezi a figyelem középpontjába. Azonban egyértelmû különbségeket találunk az ALS1 és a sporadikus ALS patológiája között, ami felveti a lehetôségét, hogy a két betegség hátterében különbözô mechanizmusok állnak.6,7 A SOD1-mutációk elemzésébôl származó adatok nem járultak hozzá számottevôen a sporadikus ALS gyógyítását célzó terápiás stratégiák fejlesztéséhez. 2006-ban két csoport mutatta ki, hogy a TDP-43 az FTLD-U-ban található zárványtestek egyik alkotórésze.1,2 Kiderült továbbá, hogy a TDP-43 az ubiquitinpozitív fonalkötegszerû zárványoknak és kerek zárványoknak is fô összetevôje, amelyek az ALS-ben érintett gerincvelôi elülsô szarvi sejtekben megfigyelhetô, jellegzetes patológiai elváltozások. Sôt TDP-43-pozitív zárványokat figyeltek meg ALS-ben, illetve dementiával járó ALS-ben (ALS-D) szenvedô betegekben a motoneuronok rendszerén kívül a nagyagykéregben és törzsdúcokban is. A bizonyítékok arra utalnak, hogy az FTLD-U, az ALS-D és az ALS olyan betegségspektrum részei, amelynek a TDP43 a közös molekuláris alapja.1,2 Az említett betegségek közötti kapcsolatot genetikai módszerekkel is igazolták, és 2008-ban számos csoport talált TDP-43-mutációkat familiáris ALS-ben.8–12 Két FTLD-fenotípust mutató családban is találtak TDP-43-mutációt,13 ami arra utal, hogy a TDP-43 mutációi elsôdleges oki tényezôi az ALS-nek és feltehetôleg az FTLD-U-hoz asszociált neurodegenerációnak. Ezek a felfedezések egy új betegségkoncepció megalakulásához vezettek, amelyet TDP-43-proteinopathiának nevezünk. A közelmúltban megjelent tanulmányok tovább szélesítették az ALS/FTLD-U betegségspektrummal kapcsolatos ismereteinket. 2009-ben a FUS nevû – TDP-43hoz hasonló – RNS-kötô fehérje génjét érintô patogén mutációkat azonosítottak 6-os kromoszómához kötött familiáris ALS-ben (ALS6).3,4 Ezt követôen Neumann és mtsai kiterjedt vizsgálatot végeztek ubiquitinpozitív, tau- és TDP-43-negatív FLTD-U-eseteken FUS-immunfestéssel, amelyben kimutatták, hogy a FUS citoplazmikusan felhalmozódik a frontotemporalis lebenyben. Továbbá számos kutatóközpont jelentette, hogy nagyszámú FUS-pozitív zárványt észlelt olyan FTLD-mintákban, amelyeket korábban basophil zárványtestes betegségként (BIBD; basophilic inclusion body disease) vagy neuronalis intermedier filamentumos zárványtestes betegségként (NIFID; neuronal intermediate filament inclusion disease) klasszifikáltak.15,16 Mindezekbôl az a következtetés született, hogy a FUS-mutációhoz kötött ALS, atípusos FTLD-U, BIBD és NIFID egy új betegségspektrumot alkotnak, a FUS-proteinopathiát. Mivel ALS6-ban a TDP-43-at illetôen nem figyeltek meg kóros lokalizációt vagy felhalmozódást,3,4 valamint a FUS-akkumulációval járó FLTD-U-esetekben a FUS-pozitív zárványok TDP-43-negatívak, a FUS-proteinopathiát kezdetben függetlennek tartották a TDP-43 proteinopathiától.14,16 Azonban a közelmúltban FUS és TDP-43 kettôs pozitív zárványtesteket figyeltek meg sporadikus ALS-ben.17 Elképzelhetô tehát, hogy van valamiféle in38

terakció a két RNS-kötô fehérje között, amely az ALS/ FTLD-U betegségspektrum közös patológiás kaszkádját képezheti. A TDP-43-PROTEINOPATHIA MOLEKULÁRIS ALAPJA A TDP-43 fehérjét a HIV-1 gén hosszú ismétlôdô végszekvenciájában (LTR; long terminal repeat) található transzaktivációs válaszrégióhoz kötôdô faktorként azonosították. A TDP-43 két RNSfelismerô motívumot (RRM, RNA recognition motif) tartalmaz, és eredetileg a cisztás fibrosis transzmembrán konduktancia regulátor splicingjével hozták kapcsolatba.18 A közelmúltban elvégzett proteomikai elemzés kimutatta, hogy a TDP-43 komplexet képez a Drosha mikroprocesszorkomplexek alkotóival, ami összhangban van a TDP-43-mRNS-feldolgozásban és a mikro-RNSbiogenezisben betöltött szerepével.19 Továbbá a TDP43 RNS-kötési célpontjait azonosítani kívánó részletes elemzések kimutatták, hogy a TDP-43 elengedhetetlen különbözô mRNS-ek normális szintjének és splicingmintázatának fenntartásához, ideértve a nagyon hosszú intronokkal rendelkezô prem-RNS-eket és a nem kódoló RNS-eket.20,21 Fontos kiemelni, hogy a TDP-43 egy negatív visszacsatolási hurokkal regulálja a saját expresszióját is, a saját mRNS-ének 3’UTR-régiójához kötôdve (3’ nem transzlált régió; 3’ untranslated region).21 Az azonban továbbra sem tisztázott, hogy az ALS-asszociált mutációk közvetlenül érintik-e a TDP-43 normális RNS minôségellenôrzési funkcióját, s így hozzájárulnak-e a TDP-43proteinopathia patogeneziséhez. Az FTLD-U-ban talált TDP-43-pozitív zárványok a neuronalis citoplazmában, a dystrophiás neuritekben, a neuronalis sejtmagban és a gliasejtekben alakulnak ki.22 Az ALS-re jellemzô elváltozások közé tartoznak a mozgatóneuronok citoplazmájában található, prominens, TDP43-pozitív, kerek, Lewy-testszerû és fonalkötegszerû zárványok, valamint az intakt TDP-43 fehérje sejtmagi depléciója a zárványtesteket tartalmazó neuronokban.1,22 Emiatt a TDP-43 patogenezisével kapcsolatos egyik elmélet szerint a zárványtestek az érintett neuronokban kihúzzák az intakt TDP-43-at a sejtmagból, és így okozzák a mozgatóneuronok degenerációját.1,22,23 Napjainkig in vivo TDP-43 génkiütött (KO; knockout) vagy transzgenikus (Tg) modelleket egér-, féreg- és ecetmuslicatörzsekbôl állítottak elô.24–31 A Drosophila TDP43 génkiütött muslicák normális fenotípussal születnek, de lokomotoros magatartászavar alakul ki náluk, amely a neuromuscularis junctio defektusaival társul. Mindez arra utal, hogy a TDP-43 szükséges a szinaptikus végzôdések szabályozásához.32 A teljes vagy kondicionális KO egerekre embrionális vagy korai postnatalis elhullás jellemzô,24,25 ami arra utal, hogy a TDP-43 elengedhetetlen az élethez egérben. Két kutatócsoport közlése alapján a TDP-43 ± heterozigóta egerekben a TDP-43-expresszió szintje hasonló a vad típusú egérben mérthez, ami arra enged következtetni, hogy az endogén TDP-43 szintje szigorúan szabályozott és kompenzált.24,33 Érdekes módon, Kraemer és mtsai kimutatták,33 hogy annak ellenére, hogy a TDP-43 ± heterozigóta egerekben nincs jele neurodegenerációnak, mellsô végtagi gyengeség alakult

ki náluk. Azonban további vizsgálatokra van szükség a háttérben álló mechanizmusok felderítésére. A vad típusú TDP-43-at overexpresszáló egerekben, csakúgy, mint a mutáns TDP-43 típust overexpresszáló egerekben, a TDP-43-betegségekre emlékeztetô motoneurondegeneráció fejlôdik ki.27–29 Xu és mtsai kimutatták, hogy a humán TDP-43 egérben downregulálja a TDP-43 fehérje és az RNS expresszióját,29 és egy kondicionális Tg egérmodellen a közelmúltban végzett tanulmány szerint a nukleáris lokalizációs szignált (NLS) nem tartalmazó exogén humán TDP-43 csökkenti a sejtmagban az endogén egér TDP-43-szintjét.27 Ezek a tanulmányok arra engednek következtetni, hogy egérben a TDP-43 sejtmagi expressziójának zavara kulcsfontosságú lehet a neurodegeneráció kialakulásában. Azonban, mivel a TDP-43 expressziója szigorúan szabályozott, elképzelhetô, hogy az autoreguláció kapacitását meghaladó többlet-TDP-43 következtében kialakuló toxikus funkciónyerés vezet mesterségesen a motoneurondegeneráció kialakulásához. A Tg-egereken végzett tanulmányokból származó adatok nem adnak magyarázatot arra, hogy az ALS-mutációk hogyan járulnak hozzá a familiáris ALS-ben kialakuló neurodegeneráció mechanizmusához, valamint ezek a tanulmányok nem azonosították, hogy mi indítja el a vad típusú TDP-43 citoplazmatikus transzlokalizációját a felnôttkori sporadikus ALS-ben. Génbevitel útján mutáns TDO-43 gént hordozó (knockin) egereken, valamint transzgenikus emlôsmodelleken végzett tanulmányok szükségesek ahhoz, hogy meghatározzuk, vajon a neurodegenerációért a TDP-43 funkcióvesztése, az overexpresszió következtében kialakuló toxicitás vagy mindkettô felelôs. A TDP-43 FEHÉRJE CELLULÁRIS ÉS BIOKÉMIAI VONATKOZÁSAI Egy foszforilált TDP-43 fehérjeellenes antitestekkel végzett szövettani vizsgálat kimutatta, hogy a zárványtestekben lévô aggregált TDP-43 abnormálisan foszforilált.34 Továbbá, egészséges agyszövetbôl származó TDP-43 fehérje SDSPAGE (nátrium-dodecil-szulfát-poliakrilamid gélelektroforézis; sodium dodecil sulfate-polyakrylamide gel electrophorsesis) analízisébôl kiderült, hogy az a teljes hoszszúságú 43 kDa molekula mellett számos 35 és 25 kDa közötti C-terminális fragmenset (CTF) is tartalmaz. Ezek a CTF-ek ALS/FLTD-U betegek agyában erôsen foszforilált állapotban voltak és akkumulálódtak, ami alapján a TDP-43 abnormális lokalizációja, foszforiláltsága vagy fragmentáltsága kiemelkedô szerepet játszik az ALS/FTLD-U patogenezisében. Zhang és mtsai35 két kaszpáz-3-hasítási konszenzushelyet is azonosítottak a TDP-43-on, valamint bemutatták, hogy a kaszpáz-3 mediálja a TDP-43 25 kDa-os és 35 kDa-os fragmentjeit eredményezô hasításokat. Nashimoto és mtsai36 megfigyelték, hogy kaszpáz-3-deficiens egerekbôl származó embrionális fibroblastokban (MEF) markánsan csökken a 35 kDa-os (p35f) és a 25 kDa-os (p25f) kaszpáz-3-dependens elôállítása, ugyanakkor találtak egy kaszpáz-3-independens 35 kDa-os CTF-et kaszpáz-3(–/–) MEF-ekben. Ennek a CTF-nek az alaninszkennelésébôl kiderült, hogy egy új izoformáról van szó (p35iso), amely egy alternatív, kereten belüli transzlációs

starthelyrôl (Met85) indulva transzlálódik, amely az eredeti iniciációs kodontól lefelé (downstream) található. Fontos kiemelni, hogy míg mind a p35f-bôl (aa 90-414), mind a p35iso-ból (aa 85-414) hiányzik az NLS, a két RRM teljes egészében megtartott. Épp ellenkezôleg, a p25f, amelybôl hiányzik az NLS mellett az elsô RRM is, amely elengedhetetlen az RNS-kötéshez,18 már elvesztette RNSkötô funkcióját. Élesztôn,37 férgen26 és muslicán30 végzett közelmúltbeli tanulmányok demonstrálták, hogy a TDP43 overexpressziójához kapcsolt toxicitás annak a függvénye, hogy megtartott-e a fehérje RNS-kötô képessége, ami arra utal, hogy a p35 kritikusabb a neurodegeneráció kifejlôdése szempontjából, mint a p25. A p35 CTF expressziójakor az tévesen a citoplazmába lokalizálódik, ahol citoplazmatikus zárványtestté áll össze. Nashimoto és mtsai36 megvizsgálták a biokémiai sajátosságait ezeknek a zárványtesteknek, s azt találták, hogy a stresszgranulumok (SG-k) sajátságait hordozzák magukon (e-1. ábra, A–F, a Neurology® weboldalán: www. neurology.org),36,38 amelyek olyan sejtstruktúrák, amelyek a sejtet érô stressz során becsomagolják az mRNS-t és az RNS-kötô fehérjéket. Úgy gondoljuk, hogy az SG-k megvédik az mRNS-t a sejtet érô stressztôl, hôsokktól és oxidációtól, valamint leállítják a transzlációt, s így a kórosan felcsavarodott fehérjék akkumulációjának korlátozása révén megelôzik a további károsodást.39 Habár egy knockdown tanulmány szerint az endogén TDP-43 szükségtelen az SG-k kialakulásához,38 Nashimoto és mtsai36 szerint a csonkolt p35 facilitálja az SG-k összeszerelését, serkenti az SG-k kialakulását, ami a TDP-43 egy korábban le nem írt funkcióját feltételezi. Egy nemrégiben elvégzett patológiai tanulmány arra is rávilágított, hogy a TDP-43 kolokalizálódik az SG-markerekkel (eIF3 és TIA-1) az ALS és FLTD-U által érintett agyakban,40 ami alapján feltételezhetô, hogy kapcsolat áll fenn az intracitoplazmatikus RNS-kötô fehérjék akkumulációja, az SG-képzés és az ALS/FTLD-U patogenezise között. Ennek a feltételezésnek a helytállóságát erôsen támogatja a FUS-t érintô ALS-mutációk azonosítása, valamint a lentebb részletezett tanulmányok. A FUS PROTEINOPATHIA MOLEKULÁRIS ALAPJA A FUS/TLS gént eredetileg CHOP transzkripciós faktorral alkotott fúziós gén részeként azonosították, amely a liposarcomákra jellegzetes kromoszomális transzlokáció következményeként alakul ki. A FUS/ TLS gén továbbá egy RRM-mel ellátott, a TDP-43-hoz hasonló RNS-kötô fehérjét is kódol. A FUS/TLS az erôsen homológ Ewing-sarcoma-proteinnel (EWS), illetve a TAF15-tel közösen alkotja a TET (TLS/FUS, EWS, TAF15) családot, és feltehetôleg szerepe van az RNSfeldolgozásban, splicingben és metabolizmusban. A FUS mRNS-targetjei és az RNS-szabályozásban betöltött szerepe kevéssé ismert. A FUS KO egeret perinatalis letalitás és B-lymphocyta-fejlôdési defektusok jellemzik,41 míg Kuroda és mtsai42 közlése szerint az életben maradt KOegerek hímjei sterilek, de neurodegeneratív fenotípust eddig nem közöltek. Immunhisztológiai vizsgálatok kimutatták, hogy a citoplazmatikus FUS-zárványok immunpozitívak ubiqui39

tinre.4,14 Azonban, a TDP-43-mal ellentétben, nincs immunblottal alátámasztott bizonyíték arra vonatkozólag, hogy a FUS poszttranszlációs módosításon menne keresztül ubiquitináció, hiperfoszforiláció vagy csonkítás révén.12,43 Ezek az eredmények arra utalnak, hogy talán nem elsôsorban a FUS módosul, illetve, hogy a FUSzárványok más komponensei az ubiquitináció tényleges célpontjai.43 Egy EWS-deléciós mutánst vizsgáló tanulmányban Zakaryan és mtsai44 felfedezték, hogy az EWS C-terminálisa egy NLS, és hogy azon belül is, a C-terminálisban lévô bázikus argininresiduumok létfontosságúak a nukleáris lokalizációhoz. Mind az EWS, mind a FUS erôs C-terminális homológiát mutat, s az ALS-mutációk a C-terminus szóban forgó argininresiduumaiban akkumulálódnak.45 Számos csoport43,46,47 erôsítette meg, hogy a nukleáris transzport súlyosan károsodott azokban a sejtvonalakban, ahol a FUS C-terminálisa hiányzik, illetve, hogy – csakúgy, mint a TDP-43 p35f és p35iso variánsai esetében – az ALS-mutációk a FUS sejtmagból a citoplazmába történô téves lokalizációját eredményezik, s tovább fokozzák az SG-k képzését. Így tehát a FUS Cterminálisa egy NLS-t képez, s az ALS-mutációk közvetlenül gátolják a C-terminális által közvetített nukleáris lokalizációt. Továbbá, subcellularis vizsgálatok eredményei arra utalnak, hogy más mutációkkal szemben a P525L- és az R522G-mutáció a FUS kifejezettebb citoplazmatikus lokalizációhoz és juvenilis ALS kialakulásához vezet, amelyre a második-harmadik életévtizedben bekövetkezô átlagos betegségkezdet jellemzô.3 Így a mutáns protein téves citoplazmatikus lokalizációjának a megnövekedése, úgy tûnik, hogy csökkenti a betegség kezdetén betöltött életkort.43,46 A közelmúltban publikált patológiai vizsgálatok eredményei rávilágítottak, hogy a BIBD-ben – a FUSproteinopathia egyik altípusában – található zárványok RNS-t és SG-összetevô fehérjéket tartalmaznak,46,48 ami arra utal, hogy a mutáns FUS expressziója által indukált SG-ket a FUS-zárványokkal azonos sajátságok jellemzik. Ezek az eredmények tehát közvetlen bizonyítékot szolgáltatnak arra vonatkozóan, hogy kapcsolat áll fenn a citoplazmatikus RNS-kötô fehérjék akkumulációja és az SG-képzés között ALS/FTLD-U agyban. A TDP-43 és a FUS-fehérjéknek számos közös tulajdonságuk van. Mivel mindkettô RNS-kötô fehérje, komponense az SG-knek, és az érintett szövetekben citoplazmatikus téves lokalizációt mutat, feltételezhetô, hogy egy közös patológiás folyamat részeként járulnak hozzá az ALS/FTLD-U kialakulásához. Fontos hangsúlyozni, hogy még nem tudjuk teljes bizonyossággal, hogy az SGk kialakulása patogén vagy éppen neuroprotektív szerepet tölt be a neurodegenerációban. Az alapvetô feltételezés az SG-kkel kapcsolatban az, hogy feladatuk megvédeni az mRNS-t a káros stresszeseményekkel szemben, valamint leállítani a transzlációt, megelôzve ezzel a kórosan felcsavarodott fehérjék akkumulációját.39 Továbbá, az SG-k valószínûleg azáltal is védik a neuronokat, hogy összeépítik a citoplazmatikus RNS-kötô fehérjéket, és csökkentik a toxikus tartományt elérô RNS-kötô fehérjék 40

szintjét. Arra vonatkozóan is születtek azonban feltételezések, hogy a nem megfelelô/túlzott SG-képzés esetleg az RNS-metabolizmus krónikus zavarához vezethet, vagy csapdába ejti és csökkenti a nukleáris FUS-t és TDP-43at, s ezáltal neurodegenerációt okoz. További tanulmányok szükségesek az SG-képzôdés és a TDP-43/FUS proteinopathiában érintett sejtek sorsa közötti kapcsolat tisztázására, annak érdekében, hogy jobban megérthessük az ALS/FTLD-U patogenezisét. A TDP-43 ÉS A FUS NUKLEÁRIS-CITOPLAZMATIKUS FEHÉRJETRANSZPORTJA Az intranukleáris transzportmechanizmusok során az NLS-sel rendelkezô sejtmagi fehérjék nukleárispórus-célzó komplexet képeznek az importin α, β vagy transzportin nevû nukleáris import receptorokkal. Ezt követôen a fehérjék a kis Rashoz kötött GTPáz – a Ran – közvetítése révén a sejtmagba transzportálódnak. A citoplazma és a sejtmag között fennáll egy GTP-hez kötött Rangradiens, amelyet a Ranhoz kötött GTP hidrolízise által mûködtetett aktív transzport alakít ki. Subcellularis vizsgálatok kimutatták, hogy mind a TDP-43, mind a FUS nukleáris lokalizációja károsodott a domináns-negatív Q69L Rant expresszáló sejtekben, ami arra utal, hogy a nukleáris transzport egy Ran-függô rendszer közvetítése révén valósul meg (e-2. ábra).43 Egy Nishimura és mtsai49 által végzett RNSinterferencia-szûrô vizsgálat felfedezte, hogy az importin β útvonalnak szerepe van a TDP-43 nukleáris importjában. A transzportin nevû nukleáris import receptor NLSkonszenzusszekvenciája (R/H/KX(2–5)PY) alapján, Lee és mtsai50 elôfeltételezték, hogy a FUS a transzportin egyik célmolekulája. Egy Dorman és mtsai által publikált, kis interferáló RNS- (siRNS; small-interfering RNA) technikát alkalmazó tanulmány kimutatta, hogy a transzportin elengedhetetlen a FUS nukleáris lokalizációjához. Az 1. ábra összefoglalja a TDP-43-at és a FUS-t érintô nukleáris-citoplazmatikus fehérjetranszporttal és az SGképzôdéssel kapcsolatos eddigi ismereteinket, valamint a TDP-43- és FUS-proteinopathiát érintô elméleti modellünket. A teljes hosszúságú TDP-43 egy importin- és Ran-függô transzportrendszer segítségével transzportálódik a sejtmagba, ahol normális funkciója szerint növeli az RNS stabilitását és szabályozza a splicingot. A csonkolt (alternatív iniciációs kodontól átírt) p35iso, (az apoptózis során a kaszpáz-3 által elôállított) p35f és az (ismeretlen mechanizmus révén) tévesen lokalizálódott teljes hoszszúságú TDP-43 fehérje akkumulálódik a citoplazmában. A vad típusú FUS egy transzportin- és Ran-dependens mechanizmus révén a sejtmagba lokalizálódik. A FUS-t érintô ALS-mutációk megzavarják a transzportin-FUS interakciót, ami meggátolja a nukleáris transzportot. A TDP-43 és a FUS következményesen akkumulálódik a citoplazmában, ami SG-képzôdéshez társul. A túlzott mennyiségû, krónikusan jelen lévô RNS-kötô fehérjék az RNS-minôség-ellenôrzés zavarát vagy az intakt, sejtmagi TDP-43 és FUS csökkenését idézik elô, ami következményesen elindítja az ALS/FLTD-U kialakulásához vezetô neurodegenerációs folyamatot.

1. ábra

A TAR DNS-kötô fehérje (TDP-43-) proteinopathia és a fused in sarcoma (FUS-) proteinopathia feltételezett közös patológiás útvonala

Neuronalis intranukleáris zárványok

Neurodegeneráció? (IBMPFD) Teljes hosszúságú TDP-43 NLS RRM RRM

Vad típusú FUS NLS RRM

Sejtmag

RanGTP-áz Hasítás a kaszpáz-3 által P35 izoforma vagy a 35 kDa méretre hasított CTF RRM

Transportin 1 &2

Importin α & β

Citoplazmatikus RNS-kötô fehérjék akkumulációja

RRM

Túlzott stresszgranulumképzôdés

Mutáns FUS RRM ALS-hez kapcsolt mutáns RNS-reguláció zavara vagy az RNS-kötô fehérjék abnormális visszatartása

Neurodegeneráció A TDP-43 sejtmagi importját az importin-α, az importin-β és a Ran-GTP-áz közvetíti. A p35iso (ami egy alternatív iniciációs kodonról képzôdik) és a p35f (a kaszpáz-3 proteolitikus hasításának eredménye) nem rendelkezik nukleáris lokalizációs szignállal (NLS), és tévesen a citoplazmába lokalizálódik. A vad típusú FUS-fehérje egy transzportin-1-, transzportin-2- és Ran-dependens transzportrendszer segítségével kerül a sejtmagba. Az amyotrophiás lateralsclerosishoz (ALS) kötött FUS-mutációk meggátolják a transzportin és a FUS interakcióját és a FUS citoplazmatikus lokalizációhoz vezetnek. Bizonyos patológiás stresszkörülmények hatására vagy az öregedéshez kapcsolt sejtmagi szivárgásnak köszönhetôen a TDP-43 és a FUS citoplazmában történô felhalmozódása egy közös patológiás folyamathoz vezet, amely a stresszgranulumok (SG) képzése vagy az RNS minôség-ellenôrzési rendszer zavara révén motoneurondegenerációt eredményezhet. Más neurodegeneratív betegségekben látott zárványtestekhez hasonlóan, ebben az esetben sem tisztázott, hogy az SG-k citotoxikusak vagy éppen citoprotektívek. Egy alternatív útvonal révén úgy tûnik, hogy a neuronalis intranukleáris zárványtestek (NII) összefüggésben lehetnek a frontotemporalis lobaris degeneráció (FTLD) -TDP és -FUS kórképekkel, különösen a csontok Paget-kórjához társuló frontotemporalis dementiával (IBMPFD).

A fentebb leírt eredmények arra engednek következtetni, hogy a TDP-43 és a FUS sejtmagból a citoplazmába történô téves lokalizációja, illetve az ottani felhalmozódása a kezdeti lépés az ALD/FLTD-U kialakulásában. A mechanizmus, amely a sporadikus ALS/FLTD-U esetekben – ahol is a TDP-43- és a FUS-proteinek nem hordoznak NLS-mutációt – a citoplazmatikus téves lokalizációt kiváltja, jelenleg ismeretlen. Azonban, D’Angelo és mtsai a közelmúltban publikáltak egy, a nukleáris pórusok idekapcsolódó funkciójáról szóló, rendkívül érdekes közleményt,51 amelyben azt közölték, hogy van néhány olyan nukleáris pórusfehérje, mint például a Nup107/160 komplex fehérjéi, amelyre extrém hosszú élettartam jellemzô, s a nem osztódó sejtek, mint például a neuronok, élete során egyáltalán nem bomlanak el. A nukleoporinok egy csoportját az öregedô sejtben oxidatív mechanizmusok károsítják, ami megnöveli a nukleáris áteresztôképességet és szivárgást. Feltételezhetô tehát, hogy az öregedéshez kapcsolt sejtmagi szivárgás felgyorsul a sporadikus ALS/FTLD-U betegekben, s ez okozza a TDP-43 és a FUS téves citoplazmatikus lokalizációját, és indítja be a neurodegeneratív kaszkádot ALS/FLTD-U-ban. Különösen ígéretesek lennének olyan új terápiás megközelítési módok, amelyek megpróbálnának úrrá lenni a nukleáris-citoplazmatikus proteintranszport-mechanizmus – a TDP-43 és FUS citoplazmában történô akkumulációjához vezetô – zavarán, s ezáltal megelôznék vagy késleltetnék az ALS/FTLD-Uhoz asszociált neurodegeneráció kialakulását.

AZ ATAXIN-2 INTERMEDIER HOSSZÚSÁGÚ POLIGLUTAMIN EXPANZIÓINAK GENETIKAI KOCKÁZATA Az ataxin-2 normálisan egy 22 glutaminresiduumból álló poliglutaminszakaszt tartalmaz. A 33 glutaminresiduumnál hosszabb szakaszok örökletes 2-es típusú spinocerebellaris ataxiát (SCA2) okoznak. Elden és mtsai5 a közelmúltban demonstrálták, hogy az ataxin-2 a TDP-43-toxicitás potens modifikáló tényezôje is. Kimutatták, hogy az ATXN2 overexpressziója növeli, csökkent expressziója pedig csökkenti a TDP-43 toxikus hatását ecetmuslicák retinájában, illetve, hogy az ataxin-2 és a TDP-43 RNS-függô módon komplexet képez. ALS-ben szenvedô betegek genomikai analízise során a szerzôk azt is felfedezték, hogy az ataxin-2 intermedier hosszúságú poliglutamin expanziója (27-33 glutaminresiduum) emelkedett ALS-rizikóval és korábbi betegségkezdettel társul. A hosszabb poliglutamin-expanziók serkentik az ataxin-2 és a TDP-43 közötti interakciót, valamint a TDP-43 citoplazmatikus téves lokalizációját. Említésre méltó, hogy az ataxin-2 rendelkezik egy Lsm doménnel (Sm-szerû domén; Like Sm domain), amely tartalmaz egy RNS-kötô motívumot, s hogy az ataxin-2 a TDP-43-hoz és a FUS-hoz hasonlóan az SG-k egyik alkotó fehérjéje.52 Feltételezhetô tehát, hogy az ataxin-2 közremûködik a TDP-43 és a FUS által alkotott közös patológiás kaszkádban.37 Megjegyzendô, hogy napjainkig még nem érkezett patológiai vagy klinikai bejelentés motoneuronbetegség vagy FLTD-fenotípusról SCA2-esetekben, ami azt szem41

2. ábra

Az amyotrophiás lateralsclerosis (ALS) / frontotemporalis lobaris degeneráció (FTLD) betegségspektrumhoz kapcsolódó molekulák

Optineurin

Neurodegeneráció

A TAR DNS-kötô fehérje (TDP-43) és a fused in sarcoma (FUS) egy közös neurodegenerációs kaszkádot indukál, amely az ubiquitinpozitív zárványtestekkel járó ALS/FTLD kialakulásához vezet. A közelmúltban publikált patológiai és biokémiai vizsgálatok eredményei arra utalnak, hogy a valozintartalmú fehérje (VCP) és a progranulin (PRGN) a TDP-43 felett helyezkedhet el a patológiás kaszkádban. A Cu/Zn SOD1 vagy egy független patológiás folyamat része, vagy a TDP-43/FUS alatt kapcsolódik be a patológiás kaszkádba. Az optineurin szerepe a patológiás kaszkádban még nem tisztázott.

lélteti, hogy szükség van a TDP-43- és FUS-fehérjéket SCA2-betegek agyszövetében vizsgáló további kutatásokra, amelyek kibogoznák a TDP-43, FUS és ataxin-2 közötti komplex interakciók gordiuszi csomóját. AZ ALS/FTLD-U MOLEKULÁRIS HÁLÓZATÁNAK MEGÉRTÉSÉHEZ VEZETÔ ÚT A fentebb említett leletek, eredmények és feltevések interpretálása során számos tényezôt kell figyelembe vennünk. Például, hogy a TDP-43-proteinopathia jellegzetes patológiai leletei a TDP-43-pozitív neuronalis citoplazmatikus zárványok (NCI; neuronal cytoplasmic inclusion) és neuritis, de az FTLD-TDP-43 altípusban megfigyeltek neuronalis intranukleáris zárványokat (NII; neuronal intranuclear inclusion) és gliális zárványokat is.22 A valozintartalmú fehérjét (VCP; valosin-containing protein) kódoló gén mutációit hordozó esetekben – ezt a gént a zárványtestes myopathiával és a csontok Paget-kórjával járó FTLD-vel (IBMPFD; Inclusion body myopathy with early-onset Paget disease and frontotemporal dementia) hozták kapcsolatba – a jellegzetes patológiai lelet a TDP-43-pozitív NII-k bôséges jelenléte, amelyhez kevés NCI társul.22 Úgy tûnik tehát, hogy a TDP-43-proteinopathia mechanizmusa bonyolult degeneratív folyamatokat foglal magába, s a citoplazmatikus akkumuláció hatásait vizsgáló tanulmányok mellett további vizsgálatok szükségesek annak tisztázására is, hogy milyen patológiás következményekkel jár a sejtmagi aggregáció, illetve a gliális érintettség. Jelenleg nem ismert, hogy a TDP-43-at érintô ALSmutációk hogyan vezetnek neurodegenerációhoz. A közelmúltban megjelent, pulse-chase jelöléses vizsgálatok kimutatták, hogy a mutáns TDP-43 stabilabb, mint a vad típusú, és jobban kötôdik a FUS/TLS-hez.19 Dewey és mtsai53 eredményei azt mutatják, hogy a mutáns TDP-43 korábban épül be az SG-kbe, és nagyobb SG-k kialakulásához vezet, mint a vad típusú. Ezek az eredmények 42

támogatják a TDP-43- és a FUS-proteinopathiák közös patológiájára vonatkozó elméleti modellünket (1. ábra), de nem adnak elégséges magyarázatot a TDP-43-at érintô mutációk által kiváltott patológiás mechanizmusra. A TDP-43 fehérjében bekövetkezô ALS-domináns mutációkhoz köthetô toxikus tulajdonságok tisztázása kritikus fontosságú az ALS molekuláris alapjának megértéséhez. A 2. ábrán egy olyan diagram látható, amely az ALSben érintett és eddig azonosított legfôbb molekulák kapcsolatrendszerét ábrázolja. A VCP gént és a progranulin gént érintô patogén mutációt is azonosítottak familiáris FTLD-TDP-ben.54–56 Mindkét mutáció esetében leírtak patológiás TDP-43-akkumulációt, s a biokémiai és patológiai vizsgálatok eredményei arra utalnak, hogy a VCP és a progranulin fehérjék a TDP-43 felett helyezkednek el a degenerációs kaszkádban.22,35,57,58 Számos egyéb gént hoztak már összefüggésbe a familiáris ALS-sel, beleértve a SOD1-et és az angiogenint kódoló géneket, egy japán kutatócsoport a közelmúltban azonosított optineurinmutációkat is familiáris ALS-ben.59 A familiáris ALS gyakran társul SOD1-et érintô mutációkkal, de ez ritkán szövôdik kognitív zavarral az ALS1-ben szenvedô betegekben,60 ami azt jelzi, hogy az ALS1 klinikailag különbözik az ALS/FTLD-U betegségspektrumtól. Egyre több patológiai és biokémiai vizsgálat eredménye sugallja azt, hogy a SOD1-mutációkhoz és a TDP43-proteinopathiához kötött ALS különbözô patológiás mechanizmusok eredménye.6,7 A jelenlegi konszenzus szerint a SOD1-mutációk következtében kialakuló ALSben egy olyan patológiás folyamat érintett, amely vagy független az ALS/FTLD-U patológiás kaszkádtól, vagy a kaszkád egy lentebbi pontjához kapcsolódik. Az ALS/FLTD-U-hoz fûzôdô molekuláris hálózat megértése és a patológiás kaszkád pontos feltérképezése kiemelkedô fontosságú a terápia kidolgozásához. A jövôbeni vizsgálatoknak számos kérdésre kell választ találniuk, hogy egy ilyen kezelési stratégia valósággá váljon. Például, hogy vajon a mutáns optineurin ugyanannak az ALS/FLTD-U patológiás kaszkádnak a része, mint amelybe a TDP-43 és a FUS tartozik, vagy az optineurint érintô mutációk egy külön betegséget okoznak, mint amilyen az ALS1? Az intermedier hosszúságú poliglutamin expanziós ataxin-2 a FUS toxikus hatását is képes módosítani? Mindezen kérdések ellenére a közelmúltban napvilágot látott vizsgálati eredmények azt tükrözik, hogy rendületlenül haladunk az ALS és az FTLD-U elleni hatékony kezelési stratégia kifejlesztése felé. A SZERZÔK HOZZÁJÁRULÁSA D.I. és N.S. készítették elô és írták meg a közleményt.

Beérkezett 2011. március 31-én. Végleges formában elfogadva 2011. június 14-én. IRODALOM 1. Neumann M, Sampathu DM, Kwong LK, et al. Ubiquitinated TDP-43 in frontotemporal lobar degeneration and amyotrophic lateral sclerosis. Science 2006;314:130–133. 2. Arai T, Hasegawa M, Akiyama H, et al. TDP-43 is a component of ubiquitin-positive tau-negative inclusions in fronto-

temporal lobar degeneration and amyotrophic lateral sclerosis. Biochem Biophys Res Commun 2006;351:602–611. 3. Kwiatkowski TJ Jr, Bosco DA, Leclerc AL, et al. Mutations in the FUS/TLS gene on chromosome 16 cause familial amyotrophic lateral sclerosis. Science 2009;323:1205–1208. 4. Vance C, Rogelj B, Hortobagyi T, et al. Mutations in FUS, an RNA processing protein, cause familial amyotrophic lateral sclerosis type 6. Science 2009;323:1208–1211. 5. Elden AC, Kim HJ, Hart MP, et al. Ataxin-2 intermediatelength polyglutamine expansions are associated with increased risk for ALS. Nature 2010;466:1069–1075. 6. Tan CF, Eguchi H, Tagawa A, et al. TDP-43 immunoreactivity in neuronal inclusions in familial amyotrophic lateral sclerosis with or without SOD1 gene mutation. Acta Neuropathol 2007;113:535–542. 7. Mackenzie IR, Bigio EH, Ince PG, et al. Pathological TDP43 distinguishes sporadic amyotrophic lateral sclerosis from amyotrophic lateral sclerosis with SOD1 mutations. Ann Neurol 2007;61:427–434. 8. Sreedharan J, Blair IP, Tripathi VB, et al. TDP-43 mutations in familial and sporadic amyotrophic lateral sclerosis. Science 2008;319:1668–1672. 9. Van Deerlin VM, Leverenz JB, Bekris LM, et al. TARDBP mutations in amyotrophic lateral sclerosis with TDP-43 neuropathology: a genetic and histopathological analysis. Lancet Neurol 2008;7:409–416. 10. Yokoseki A, Shiga A, Tan CF, et al. TDP-43 mutation in familial amyotrophic lateral sclerosis. Ann Neurol 2008; 63:538–542. 11. Kabashi E, Valdmanis PN, Dion P, et al. TARDBP mutations in individuals with sporadic and familial amyotrophic lateral sclerosis. Nat Genet 2008;40:572–574. 12. Gitcho MA, Baloh RH, Chakraverty S, et al. TDP-43 A315T mutation in familial motor neuron disease. Ann Neurol 2008;63:535–538. 13. Benajiba L, Le Ber I, Camuzat A, et al. TARDBP mutations in motoneuron disease with frontotemporal lobar degeneration. Ann Neurol 2009;65:470–473. 14. Neumann M, Rademakers R, Roeber S, Baker M, Kretzschmar HA, Mackenzie IR. A new subtype of frontotemporal lobar degeneration with FUS pathology. Brain 2009; 132:2922–2931. 15. Neumann M, Roeber S, Kretzschmar HA, Rademakers R, Baker M, Mackenzie IR. Abundant FUS-immunoreactive pathology in neuronal intermediate filament inclusion disease. Acta Neuropathol 2009;118:605–616. 16. Munoz DG, Neumann M, Kusaka H, et al. FUS pathology in basophilic inclusion body disease. Acta Neuropathol 2009;118:617–627. 17. Deng HX, Zhai H, Bigio EH, et al. FUS-immunoreactive inclusions are a common feature in sporadic and nonSOD1 familial amyotrophic lateral sclerosis. Ann Neurol 2011;67:739–748. 18. Buratti E, Baralle FE. Characterization and functional implications of the RNA binding properties of nuclear factor TDP-43, a novel splicing regulator of CFTR exon 9. J Biol Chem 2001;276:36337–36343. 19. Ling SC, Albuquerque CP, Han JS, et al. ALS-associated mutations in TDP-43 increase its stability and promote TDP43 complexes with FUS/TLS. Proc Natl Acad Sci USA 2010;107:13318–13323. 20. Tollervey JR, Curk T, Rogelj B, et al. Characterizing the RNA targets and position-dependent splicing regulation by TDP-43. Nat Neurosci 2011;14:452–458. 21. Polymenidou M, Lagier-Tourenne C, Hutt KR, et al. Long pre-mRNA depletion and RNA missplicing contribute to neuronal vulnerability from loss of TDP-43. Nat Neurosci 2011;14:459–468. 22. Neumann M, Kwong LK, Sampathu DM, Trojanowski JQ, Lee VM. TDP-43 proteinopathy in frontotemporal lobar degeneration and amyotrophic lateral sclerosis: pro-

tein misfolding diseases without amyloidosis. Arch Neurol 2007;64:1388–1394. 23. Mackenzie IR, Rademakers R, Neumann M. TDP-43 and FUS in amyotrophic lateral sclerosis and frontotemporal dementia. Lancet Neurol 2010;9:995–1007. 24. Chiang PM, Ling J, Jeong YH, Price DL, Aja SM, Wong PC. Deletion of TDP-43 down-regulates Tbc1d1, a gene linked to obesity, and alters body fat metabolism. Proc Natl Acad Sci USA 2010;107:16320 –16324. 25. Sephton CF, Good SK, Atkin S, et al. TDP-43 is a developmentally regulated protein essential for early embryonic development. J Biol Chem 2010;285:6826–6834. 26. Ash PE, Zhang YJ, Roberts CM, et al. Neurotoxic effects of TDP-43 overexpression in C. elegans. Hum Mol Genet 2010;19:3206–3218. 27. Igaz LM, Kwong LK, Lee EB, et al. Dysregulation of the ALS-associated gene TDP-43 leads to neuronal death and degeneration in mice. J Clin Invest 2011;121:726–738. 28. Wils H, Kleinberger G, Janssens J, et al. TDP-43 transgenic mice develop spastic paralysis and neuronal inclusions characteristic of ALS and frontotemporal lobar degeneration. Proc Natl Acad Sci USA 2010;107:3858–3863. 29. Xu YF, Gendron TF, Zhang YJ, et al. Wild-type human TDP-43 expression causes TDP-43 phosphorylation, mitochondrial aggregation, motor deficits, and early mortality in transgenic mice. J Neurosci 2010;30:10851–10859. 30. Voigt A, Herholz D, Fiesel FC, et al. TDP-43-mediated neuron loss in vivo requires RNA-binding activity. PLoS One 2010;5:e12247. 31. Wegorzewska I, Bell S, Cairns NJ, Miller TM, Baloh RH. TDP-43 mutant transgenic mice develop features of ALS and frontotemporal lobar degeneration. Proc Natl Acad Sci USA 2009;106:18809–18814. 32. Feiguin F, Godena VK, Romano G, D’Ambrogio A, Klima R, Baralle FE. Depletion of TDP-43 affects Drosophila motoneurons terminal synapsis and locomotive behavior. FEBS Lett 2009;583:1586–1592. 33. Kraemer BC, Schuck T, Wheeler JM, et al. Loss of murine TDP-43 disrupts motor function and plays an essential role in embryogenesis. Acta Neuropathol 2010;119:409–419. 34. Hasegawa M, Arai T, Nonaka T, et al. Phosphorylated TDP43 in frontotemporal lobar degeneration and amyotrophic lateral sclerosis. Ann Neurol 2008;64:60–70. 35. Zhang YJ, Xu YF, Dickey CA, et al. Progranulin mediates caspase-dependent cleavage of TAR DNA binding protein-43. J Neurosci 2007;27:10530–10534. 36. Nishimoto Y, Ito D, Yagi T, Nihei Y, Tsunoda Y, Suzuki N. Characterization of alternative isoforms and inclusion body of the TAR DNA-binding protein-43. J Biol Chem 2010;285:608–619. 37. Johnson BS, McCaffery JM, Lindquist S, Gitler AD. A yeast TDP-43 proteinopathy model: exploring the molecular determinants of TDP-43 aggregation and cellular toxicity. Proc Natl Acad Sci USA 2008;105:6439–6444. 38. Colombrita C, Zennaro E, Fallini C, et al. TDP-43 is recruited to stress granules in conditions of oxidative insult. J Neurochem 2009;111:1051–1061. 39. Kedersha N, Anderson P. Mammalian stress granules and processing bodies. Methods Enzymol 2007;431:61–81. 40. Liu-Yesucevitz L, Bilgutay A, Zhang YJ, et al. Tar DNA binding protein-43 (TDP-43) associates with stress granules: analysis of cultured cells and pathological brain tissue. PLoS One 2010;5:e13250. 41. Hicks GG, Singh N, Nashabi A, et al. Fus deficiency in mice results in defective B-lymphocyte development and activation, high levels of chromosomal instability and perinatal death. Nat Genet 2000;24:175–179. 42. Kuroda M, Sok J, Webb L, et al. Male sterility and enhanced radiation sensitivity in TLS(-/-) mice. EMBO J 2000;19:453–462. 43

43. Ito D, Seki M, Tsunoda Y, Uchiyama H, Suzuki N. Nuclear transport impairment of ALS-linked mutations in FUS/TLS. Ann Neurol 2010;69:152–162. 44. Zakaryan RP, Gehring H. Identification and characterization of the nuclear localization/retention signal in the EWS proto-oncoprotein. J Mol Biol 2006;363:27–38. 45. Lagier-Tourenne C, Polymenidou M, Cleveland DW. TDP43 and FUS/TLS: emerging roles in RNA processing and neurodegeneration. Hum Mol Genet 2010;19:R46–64. 46. Dormann D, Rodde R, Edbauer D, et al. ALS-associated fused in sarcoma (FUS) mutations disrupt Transportinmediated nuclear import. EMBO J 2010;29:2841–2857. 47. Bosco DA, Lemay N, Ko HK, et al. Mutant FUS proteins that cause amyotrophic lateral sclerosis incorporate into stress granules. Hum Mol Genet 2010;19:4160–4175. 48. Fujita K, Ito H, Nakano S, Kinoshita Y, Wate R, Kusaka H. Immunohistochemical identification of messenger RNA-related proteins in basophilic inclusions of adultonset atypical motor neuron disease. Acta Neuropathol 2008;116:439–445. 49. Nishimura AL, Zupunski V, Troakes C, et al. Nuclear import impairment causes cytoplasmic trans-activation response DNA-binding protein accumulation and is associated with frontotemporal lobar degeneration. Brain 2010;133:1763– 1771. 50. Lee BJ, Cansizoglu AE, Suel KE, Louis TH, Zhang Z, Chook YM. Rules for nuclear localization sequence recognition by karyopherin beta 2. Cell 2006;126:543–558. 51. D’Angelo MA, Raices M, Panowski SH, Hetzer MW. Agedependent deterioration of nuclear pore complexes causes a loss of nuclear integrity in postmitotic cells. Cell 2009; 136:284–295.

52. Nonhoff U, Ralser M, Welzel F, et al. Ataxin-2 interacts with the DEAD/H-box RNA helicase DDX6 and interferes with P-bodies and stress granules. Mol Biol Cell 2007;18:1385– 1396. 53. Dewey CM, Cenik B, Sephton CF, et al. TDP-43 is directed to stress granules by sorbitol, a novel physiological osmotic and oxidative stressor. Mol Cell Biol 2011;31:1098–1108. 54. Watts GD, Wymer J, Kovach MJ, et al. Inclusion body myopathy associated with Paget disease of bone and frontotemporal dementia is caused by mutant valosincontaining protein. Nat Genet 2004;36:377–381. 55. Cruts M, Gijselinck I, van der Zee J, et al. Null mutations in progranulin cause ubiquitin-positive frontotemporal dementia linked to chromosome 17q21. Nature 2006;442:920–924. 56. Baker M, Mackenzie IR, Pickering-Brown SM, et al. Mutations in progranulin cause tau-negative frontotemporal dementia linked to chromosome 17. Nature 2006;442:916–919. 57. Ritson GP, Custer SK, Freibaum BD, et al. TDP-43 mediates degeneration in a novel Drosophila model of disease caused by mutations in VCP/p97. J Neurosci 2010;30: 7729–7739. 58. Gitcho MA, Strider J, Carter D, et al. VCP mutations causing frontotemporal lobar degeneration disrupt localization of TDP-43 and induce cell death. J Biol Chem 2009;284:12384 –12398. 59. Maruyama H, Morino H, Ito H, et al. Mutations of optineurin in amyotrophic lateral sclerosis. Nature 2010;465: 223–226. 60. Wicks P, Abrahams S, Papps B, et al. SOD1 and cognitive dysfunction in familial amyotrophic lateral sclerosis. J Neurol 2009;256:234–241.

Fordította: Dr. Szalárdy Levente

44