KTKEGV重复基序是正常α-突触核蛋白四聚化的关键介导因子：其突变会导致单体过量和神经毒性

α-突触核蛋白（αS）是一种丰度极高的神经元蛋白，在帕金森病（PD）中会聚集形成富含β-折叠的包涵体。长期以来，αS被认为以天然未折叠的单体形式存在，但近期的研究表明，它在正常情况下也以富含α-螺旋的四聚体和相关多聚体形式存在。为了阐明活体神经元中αS多聚体与单体之间的根本关系，我们进行了系统性突变研究以消除自我相互作用，并探究哪些结构决定因素是天然多聚化的基础。出乎意料的是，在横跨该140个残基多肽表达14个连续的10残基缺失突变体的细胞中，四聚体/多聚体依然能够形成。我们推测6个高度保守的基序和1至3个额外的αS重复基序（共有序列：KTKEGV）之间存在补偿效应，这与αS及其同源物β-和γ-突触核蛋白在仅共享这些重复序列的情况下均能形成四聚体的现象一致。在将同相位错义突变引入6个或更多αS重复序列后，某些突变消除了四聚体的形成，这一点通过完整细胞交联以及独立的荧光蛋白互补实验得到了证实。例如，改变后的重复基序KLKEGV、KTKKGV、KTKEIV或KTKEGW不支持四聚化，表明带电荷或小分子残基的重要性。当我们在人类神经细胞中表达多种不同的同相位重复突变体时，所有消除多聚体的突变体均引起了类似于促凋亡蛋白Bax的明显神经毒性，而对多聚体无影响的突变体则未引起毒性。消除多聚体的变异体在缓冲液不溶性细胞组分中富集，并在原代皮层神经元中形成圆形胞质包涵体。我们的结论是，αS重复基序介导生理性四聚化，干扰这些基序会导致PD样神经毒性。此外，我们描述的突变体是研究αS正常和病理特性以及筛选四聚体稳定疗法的宝贵工具。