結構生物化學/TPD-43
43kDa TAR DNA 結合蛋白（TDP-43）最初被發現參與神經退行性變。TPD-43 被發現參與肌萎縮側索硬化症（ALS）和額顳葉變性（FTLD），這導致了 2006 年研究這種蛋白質的實驗室數量增加。這是因為異常的 TPD-43 聚合是許多被稱為 TPD-43 蛋白病的神經元疾病的主要焦點。TPD-43 被發現參與神經退行性變後，一個新的、有希望的研究領域被開啟，以及其他蛋白質 FUS/TLS 和 C9orf72 的發現。這些發現也打開了神經科學中 RNA 結合蛋白的領域。但是，由於 TPD-43 參與了大量的過程，因此很難對其進行研究。TPD-43 是一種對細胞生命週期至關重要的蛋白質。
TPD-43 屬於一個名為 hnRNPs 的核因子家族。TPD-43 能夠在單鏈行為中結合特定序列上的 RNA。這種能力來自 60 個氨基酸殘基基序，這些基序摺疊成保守的 3D 結構，稱為 RNA 識別基序 (RRMs)。TPD-43 結合 RNA 的這種能力對於 RNA 過程很重要，尤其是在可變剪接中。TPD-43 結合 UG RNA 序列的重複可以沉默剪接。這已在一些實驗室中使用體內交聯和免疫沉澱測序在體內得到證實。一些研究表明，TPD-43 可以結合其他保守的序列基序，但這些結合位點的功能尚不清楚。UG RNA 序列重複在人類基因組中很常見，主要存在於內含子和 3' 區域，這些區域不會被翻譯。TPD-43 還與 ALS 病理中其他蛋白質一起控制神經絲 mRNA 的穩定性。
在 TPD-43 mRNA 3' UTR 中發現了 TPD-43 的一個擴充套件結合區 TDPBR。TDPBR 有一些非 UG 序列，這些序列對於 TPD-43 mRNA 水平的自調節很重要。核 TPD-43 水平低會導致使用最有效的 polyA1 而不是其他選擇，如 polyA2 到 polyA4。另一方面，核 TPD-43 水平高會導致使用不太理想的剪接位點，從而導致 mRNA 快速降解。這形成一個反饋迴路，細胞利用它來保持 TPD-43 濃度的平衡。如果水平沒有保持恆定，TPD-43 聚合就會發生。如果發生這種情況，TPD-43 在細胞核和細胞質中的聚集會減少遊離核 TPD-43 的數量。然後，3' UTR TDPBR 感測器會讀取蛋白質水平下降，並增加 TPD-43 的產生。這很糟糕，因為這種迴圈會導致細胞壓力，最終導致細胞死亡。雖然高水平的 TPD-43 可能很糟糕，但低水平也可能對錶達水平和 RNA 轉錄本產生嚴重影響。
TPD-43 的另一個重要方面是它能夠結合蛋白質，這些蛋白質有助於其 RNA 加工能力和聚集特性。hnRNP A1 和 A2 等蛋白質對於抑制剪接是必要的。另一個重要的蛋白質是 FUS/TLS，它調節組蛋白脫乙醯酶 6 的表達水平。所有這些相互作用表明，TPD-43 在蛋白質和 RNA 相互作用方面是一種非常靈活的蛋白質。這在尋找 TPD-43 在剪接靶標中的治療用途時很重要。
人們普遍認為 C 末端是 TPD-43 聚合的最大原因。TPD-43 中的修飾，如 C 末端片段，存在於 ALS 和 FTLD 患者的神經元中。TPD-43 的從頭核裂解產生 C 末端片段，這已被證明會導致 TPD-43 的聚集。與促進聚集的作用相反，TPD-43 的過度磷酸化可能對神經元有保護作用。然而，在得出結論之前，需要進一步研究。當核轉運蛋白（如 karyopherin beta 或細胞凋亡敏感性蛋白）被敲除時，也觀察到 TPD-43 聚集。可能增加 TPD-43 聚集的一個外部因素是它們與多聚谷氨醯胺（如 Ataxin-2）或細胞外激酶 (ERK1/2) 抑制的聚集體的相互作用。p62 蛋白過度表達和 USP14 抑制不利於 TPD-43 聚集。這表明可能與自噬體系統在聚集體消解中的關係。自噬體功能不良可能有助於促進疾病發展。
細胞應激後，TPD-43 被帶到應激顆粒中。TPD-43 控制應激顆粒因子形成和支援的水平。其中一些因素是 GTPase 啟用蛋白和 TIA-1 結合蛋白。長時間的細胞應激會導致應激顆粒聚集。
研究表明，TPD-43 可以作為 FTLD 和 ALS 的生化標誌物。在 FTLD 和 ALS 對神經元造成太多損傷之前，識別這些標誌物很重要。生化標誌物在判斷治療技術的效果時很重要。研究一直集中在尋找蛋白質的病理改變（包括：澱粉樣蛋白 β、tau 蛋白、朊病毒蛋白、α-突觸核蛋白和 TPD-43），這些改變對於神經退行性變很重要。已對 ALS 患者腦脊液、血漿、迴圈淋巴細胞和骨骼肌進行研究，以確定異常 TPD-43 水平。這些研究可能很困難，尤其是在腦脊液和血漿中。一種可能更容易的方法是使用 TPD-43 溶解度測試來檢測外周血單個核細胞中的蛋白質。使用這些組織可以更容易地將 mRNA 表達和聚腺苷酸化水平與正常細胞進行比較。