整合突触体多组学揭示C9ORF72-额颞叶痴呆中突触组织破坏及突触定位的隐蔽转录本

额颞叶痴呆（FTD）和肌萎缩侧索硬化（ALS）是相关的神经退行性疾病，以突触功能障碍和TDP-43病理为特征。C9ORF72（C9）基因中的六核苷酸重复扩增（HRE）是FTD和ALS最常见的遗传原因，但疾病发病机制中突触特异性机制仍知之甚少。在此，我们对来自死后额叶皮层和患者来源诱导多能干细胞（iPSC）皮层神经元的突触体进行了整合多组学分析，以确定与C9-FTD介导的突触功能障碍相关的分子改变。额叶皮层来源突触体的蛋白质组学分析鉴定出1,324个差异丰度蛋白（p<0.05），富集于调节突触囊泡运输和突触组织的通路，而突触体RNA测序揭示了2,835个差异表达的蛋白编码基因。C9-FTD iPSC皮层神经元表现出兴奋性和抑制性突触后标记物减少，伴随神经元网络活动的进行性损害，支持结构和功能缺陷。iPSC来源的突触体重现了患者大脑中观察到的关键分子通路，揭示了突触信号通路的趋同失调。比较分析揭示了蛋白质和RNA改变之间的差异，与疾病突触中连接RNA和蛋白质丰度的调节过程破坏一致。与TDP-43功能丧失病理一致，我们在C9-FTD额叶皮层来源的突触体内鉴定出含有隐蔽外显子（CE）的转录本，包括KALRN和STMN2，提供了异常剪接RNA定位于突触区室的证据。总之，这些发现定义了C9-FTD模型系统中突触脆弱性的趋同分子通路，并确定了含CE转录本的突触定位是TDP-43蛋白病的一个先前未被认识的特征。