Alzheimer’s & Dementia: TREM2的多聚化受阿尔茨海默病相关变异影响

触发受体表达在髓系细胞2型（TREM2）的杂合子遗传变异与多种神经退行性疾病有关，包括阿尔茨海默病（AD）。许多临床相关变异如R47H被认为直接损害TREM2的配体结合和信号传导能力，通过阻止TREM2的成熟和定位到细胞表面，减少R47周围的电势，或者全构性地破坏互补决定区（CDR）样环的稳定性。然而，一些AD相关变异仍保留表面表达，并显示一定的配体结合和信号传导能力。TREM2多聚化可能受到AD相关变异的影响。人TREM2免疫球蛋白结构域的晶体结构显示，TREM2分子以六聚体排列，内三聚体紧密结合，每个成员松散地与一个外TREM2分子关联。

本研究通过分子动力学（MD）模拟和结合能分析，探讨了AD相关变异对TREM2多聚化的影响，并进行了实验验证。我们生成了包含磷脂酰丝氨酸（PS）的CV人TREM2免疫球蛋白结构域的初始六聚体模型，并基于此模型构建了三聚体和二聚体模型。使用PyMOL中的诱变工具生成含R47H、D87N、R98W、P37D或G90D变异的三聚体结构，并使用AMBER软件进行能量最小化和MD模拟。此外，我们还生成了不同pH水平下的CV TREM2模型，并进行了结合自由能分析、盐桥占有率分析和聚类分析。实验验证包括在HEK-293T细胞中进行的共免疫沉淀和非变性PAGE分析。

图1.分子动力学模拟的TREM2-R47H、TREM2-D87N和TREM2-R98W三聚体模型

在细胞裂解物中检测到TREM2多聚体。在非变性PAGE上，TREM2-CV转染的样品显示出三条明显的带，分别对应TREM2的单体、二聚体和三聚体。模拟结果表明，D87和R76之间的盐桥在TREM2单位的界面处驱动了稳定的TREM2二聚体和三聚体的形成。AD相关变异R47H和R98W破坏了D87-R76盐桥，D87N变异导致该盐桥完全丧失。进一步的分析显示，R47H和R98W变异通过降低盐桥占有率和结合自由能，削弱了TREM2三聚体的稳定性。D87N变异则通过直接破坏关键的D87-R76盐桥，导致三聚体解离。

实验验证结果与计算结果一致。在pH6.4下，TREM2多聚化减少，而在pH 8.4下，多聚化增加。这表明在老年和AD大脑中略酸性的环境中，TREM2多聚化可能更不利。

图2.AD相关的D87N变异对TREM2三聚体模型的影响

本研究揭示了TREM2形成稳定三聚体的分子基础，并提出了一种新机制，即AD相关变异通过破坏TREM2的多聚化来增加AD风险。这些发现为TREM2靶向治疗的开发提供了重要信息，强调了理解TREM2多聚化对于设计未来药物的重要性。

原始出处：
Dean HB, Greer RA, Yang S-Z, et al. Multimerization of TREM2 is impaired by Alzheimer’s disease–associated variants. Alzheimer’s Dement. 2024;1-19. https://doi.org/10.1002/alz.14124