Department of Emergency Medicine, MacKay Memorial Hospital, Taipei, 104217, Taiwan.
Integrative Neuroscience Program, SUNY Binghamton, Vestal, NY, 13850, USA.
Free Radic Biol Med. 2024 Jan;210:172-182. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2023.11.015. Epub 2023 Nov 23.
Mutations in fused in sarcoma (fust-1) are linked to ALS. However, how these ALS causative mutations alter physiological processes and lead to the onset of ALS remains largely unknown. By obtaining humanized fust-1 ALS mutations via CRISPR-CAS9, we generated a C. elegans ALS model. Homozygous fust-1 ALS mutant and fust-1 deletion animals are viable in C. elegans. This allows us to better characterize the molecular mechanisms of fust-1-dependent responses. We found FUST-1 plays a role in regulating superoxide dismutase, glutamate signaling, and oxidative stress. FUST-1 suppresses SOD-1 and VGLUT/EAT-4 in the nervous system. FUST-1 also regulates synaptic AMPA-type glutamate receptor GLR-1. We found that fust-1 ALS mutations act as loss-of-function in SOD-1 and VGLUT/EAT-4 phenotypes, whereas the fust-1 ALS mutations act as gain-of-function in redox homeostasis and the microbe-induced oxidative stress response. We hypothesized that FUST-1 is a link between glutamate signaling and SOD-1. Our results may provide new insights into the human ALS alleles and their roles in pathological mechanisms that lead to ALS.
融合肉瘤(fust-1)中的突变与 ALS 有关。然而,这些 ALS 致病突变如何改变生理过程并导致 ALS 的发作在很大程度上仍然未知。通过使用 CRISPR-CAS9 获得人类 fust-1 ALS 突变,我们生成了一个 C. elegans ALS 模型。fust-1 ALS 突变纯合子和 fust-1 缺失动物在 C. elegans 中是存活的。这使我们能够更好地表征依赖于 fust-1 的反应的分子机制。我们发现 FUST-1 在调节超氧化物歧化酶、谷氨酸信号和氧化应激中发挥作用。FUST-1 抑制神经系统中的 SOD-1 和 VGLUT/EAT-4。FUST-1 还调节突触 AMPA 型谷氨酸受体 GLR-1。我们发现 fust-1 ALS 突变在 SOD-1 和 VGLUT/EAT-4 表型中表现为功能丧失,而 fust-1 ALS 突变在氧化还原平衡和微生物诱导的氧化应激反应中表现为功能获得。我们假设 FUST-1 是谷氨酸信号和 SOD-1 之间的联系。我们的结果可能为人类 ALS 等位基因及其在导致 ALS 的病理机制中的作用提供新的见解。