人全长Tau蛋白过度表达对线粒体分裂融合动态及细胞退变的影响
本文关键词: tau 线粒体 分裂 融合 退行性变 阿尔茨海默病 出处:《华中科技大学》2013年博士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:Tau蛋白既是组装微管和维持微管稳定性的重要骨架蛋白,也是AD脑内神经元纤维缠结的重要组分。最近研究发现AD患者或AD样动物大脑神经元有显著的线粒体形态分布异常和功能障碍。曾有研究报道被半胱天冬酶酶切后的tau在神经元可引起线粒体碎裂;AD病人神经元突触线粒体内富含N端截断tau蛋白且与突触病变和细胞器损伤相关。但是,AD脑内也存在全长tau蛋白,而tau蛋白是否影响线粒体动态,且其在细胞及神经退变中是否起作用未有研究报道。 目的:探讨人全长tau(htau)蛋白对细胞的线粒体分裂融合动态的影响及其在神经元退变中的作用。本研究在HEK293细胞、大鼠原代海马神经元、htau转基因动物水平进行了研究,旨在阐明过度表达tau蛋白对线粒体分裂、融合动态,线粒体功能,及其对细胞突起退变的影响及其机制。 方法:首先采用转染标记线粒体的质粒进行激光共聚焦成像技术结合线粒体形态分布定量分析,在HEK293细胞检测了稳定或瞬时htau过度表达对线粒体形状、分布的影响;采用ZEISS510激光共聚焦实时动态成像观测htau过度表达对细胞内线粒体分裂、融合动态,及细胞突起变化。使用免疫印迹、荧光定量PCR检测了细胞及动物过表达htau对线粒体分裂融合蛋白及mRNA水平的影响。给予放线菌酮抑制mRNA合成来证实tau蛋白是否通过影响Mfns的泛素化降解引起融合蛋白水平升高。进一步通过免疫印迹实验检测了tau过度表达对Mfns的泛素化修饰的影响。酶活性测定检测了tau过度表达时蛋白酶小体活性及Complex I活性的变化。测定了tau过度表达对细胞内ATP水平的影响。采用JC-1染色分析细胞内线粒体膜电位。分离线粒体检测了细胞及动物tau过度表达对线粒体PINK1水平的影响。采用碱或胰酶处理纯化的线粒体来检测tau蛋白是否分布在线粒体。 结果:在本实验中我们观察到以下结果:(1) htau稳定或瞬时过度表达引起大量HEK293细胞和大鼠原代海马神经元出现线粒体形态和分布障碍,表现为线粒体延长并聚集在细胞核周围,细胞突起部位分布的线粒体数目显著减少;(2)稳定或过度表达htau蛋白引起HEK293细胞线粒体融合速度显著加快;(3)htau过度表达引起HEK293细胞及小鼠海马线粒体融合蛋白水平Mfn1、Mfn2和OPA1水平显著升高;(4)下调融合蛋白Mfn1和Mfn2可部分逆转稳定表达htau的HEK293细胞的线粒体形态和分布障碍;(5)荧光定量PCR发现Mfn2mRNA水平升高;蛋白酶小体活性下降;抑制mRNA合成后, Mfn2水平高于对照组;(6)证明鼠tau蛋白可作为一个完整的膜蛋白定位于线粒体内膜,htau蛋白定位于线粒体膜间隙或靠近内膜处;(7)发现htau蛋白过度表达升高线粒体基础膜电位,PINK1水平显著下降;(8)发现在HEK293细胞htau过度表达早期不影响线粒体Complex I活性及ATP水平,晚期使二者下降,,htau转基因动物内Complex I活性降低;(9)htau稳定过度表达或瞬时表达48h引起HEK293细胞出现退行性变化,突起变短变细,或出现肿胀、断裂等变化;(10)发现htau过度表达48h引起原代海马神经元的线粒体聚集在核周围或短树突内,突起内线粒体密度显著降低,突起数目显著减少,轴突长度显著缩短,突起出现串珠样断裂等退行性变化。 结论:htau过度表达早期引起线粒体融合加速、聚集在细胞核周围,晚期引起线粒体呼吸酶Comlex I活性降低和ATP生成减少,使细胞出现退行性改变。htau分布在线粒体升高线粒体基础膜电位,抑制PINK1转位于线粒体,使融合蛋白Mfns泛素化降解障碍,从而导致线粒体动态改变的机制。
[Abstract]:Tau protein is an important skeleton protein to assemble the microtubules and maintain the stability of the microtubules . It is also an important component of the entanglement of the neurons in AD . Recent studies have found that the brain neurons of AD patients or AD - like animals have significant abnormal mitochondrial morphology and dysfunction . There is a study that the tau protein is rich in N - terminal truncated tau protein in the synaptic mitochondria of AD patients and is associated with synaptic lesions and organelle damage . However , there is also a full - length tau protein in AD brain , and whether tau protein affects the dynamics of mitochondria and whether it plays a role in the cell and neurodegeneration . Objective : To investigate the effect of human full - length tau ( htau ) protein on mitochondrial DNA fragmentation and its role in neuronal degeneration . Methods : The effect of the overexpression of htau on the mitochondrial membrane protein and mRNA level of the mitochondria was detected by using the plasmid of the transfection marker mitochondria . The effect of the overexpression of htau on the mitochondrial membrane protein and mRNA level in the cells was investigated by using the fluorescence quantitative polymerase chain reaction ( PCR ) . The effects of the overexpression of htau on the mitochondrial membrane protein and mRNA level in the cells were investigated by using the method of Western blot . Results : In this experiment , we observed the following results : ( 1 ) the stable or transient overexpression of htau resulted in a significant decrease in mitochondrial morphology and distribution in the neurons of the hippocampus and in the rat primary hippocampal neurons . Conclusion : In the early stage of htau overexpression , mitochondrial fusion was accelerated , and the activity of mitochondrial respiratory enzymes Comlex I was decreased and ATP formation was decreased in the late stage .
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:R749.16
【共引文献】
相关期刊论文 前10条
1 张艳玲;刘祖国;;常染色体显性视神经萎缩的研究进展[J];国际眼科纵览;2006年03期
2 刘静;唐益庭;王骁;申文豪;许雯;朱巍;张舒羽;曹建平;;MG132联合X射线对非小细胞肺癌生长转移和凋亡的影响[J];辐射研究与辐射工艺学报;2013年05期
3 杨翠翠;李林;张兰;;常用阿尔茨海默病动物模型制备方法及评价[J];成都医学院学报;2013年04期
4 余莉;董文斌;;动力相关蛋白和视神经萎缩症蛋白在高氧诱导早产鼠肺损伤中的作用[J];重庆医学;2014年01期
5 李兴强;曹云鹏;;脑老化与β淀粉样蛋白沉积[J];国际神经病学神经外科学杂志;2013年Z1期
6 邵奕嘉;陈莉智;罗利;郭开华;徐杰;;金雀异黄酮对冈田酸诱导大鼠血小板Tau蛋白过度磷酸化的保护作用及机制[J];解剖学研究;2014年01期
7 伍文彬;李斌;王飞;王永炎;;黄连解毒汤对Aβ_(25-35)诱导AD大鼠学习记忆能力及相关蛋白激酶表达的影响[J];中华中医药杂志;2014年05期
8 岳彩霞;马骥;周海俊;唐秋琳;李立兰;毕锋;薛妍;;蛋白酶体抑制剂MG132对RhoA诱导的肿瘤血管生成的抑制作用的研究[J];四川大学学报(医学版);2011年04期
9 凌振芬;赵永波;沈翔;;糖尿病患者外周血白细胞GSK-3及MMSE的测定[J];神经疾病与精神卫生;2006年03期
10 晏容;贺莉芳;刘流;刘晖;;灭多威诱导MDEC-07114细胞凋亡机制的初步探讨[J];农药;2013年10期
相关会议论文 前1条
1 杨轶;杨敏;;线粒体融合与分裂:治疗缺血性心脏疾病的潜在靶点~[A];2014年广东省药师周大会论文集[C];2014年
相关博士学位论文 前10条
1 姚秀卿;糖原合酶激酶3对蛋白磷酸酯酶2A催化亚基翻译及翻译后修饰水平的调节及机制研究[D];华中科技大学;2011年
2 侯海龙;tau、突触素及hHrd1在神经发育和Alzheimer病中的变化与作用[D];中国科学技术大学;2007年
3 门秀丽;Drp-1基因参与高糖诱导胰岛β细胞凋亡的相关机制研究[D];中国协和医科大学;2007年
4 柯铁;眼科遗传疾病的分子遗传学分析[D];华中科技大学;2006年
5 王丹玲;神经退行性疾病的机制研究[D];华中科技大学;2007年
6 俞英欣;APP/PS1双转基因Alzheimer病鼠模型海马神经发生的研究[D];第四军医大学;2009年
7 师海蓉;下调I_2~(PP2A)对Tg2576转基因小鼠学习和记忆的影响及机制研究[D];华中科技大学;2009年
8 胡文军;复方脑康胶囊治疗Alzheimer's病的药效学研究[D];南方医科大学;2012年
9 贺燕;纤丝状Aβ_(1-42)与Aβ_(1-42)寡聚体诱导阿尔茨海默氏病模型大鼠行为学、海马超微结构变化、炎症因子表达及海风藤的干预研究[D];山东大学;2013年
10 时建铨;新型抗癫痫药对APPswe/PS1dE9双转基因小鼠病理学与行为学的影响及机制研究[D];南京医科大学;2013年
相关硕士学位论文 前10条
1 祝东林;中枢血管紧张素Ⅱ在淀粉样蛋白生成中的作用研究[D];南京医科大学;2011年
2 瞿娜;雌激素在AD样tau蛋白异常磷酸化中的作用及机制研究[D];华中科技大学;2010年
3 张晓雪;糖原合酶激酶-3对蛋白磷酸酯酶-2A催化亚基磷酸化和甲基化修饰的调节及机制[D];华中科技大学;2009年
4 余光;黄连素对CA诱导的tau蛋白过度磷酸化的保护作用及其机制[D];华中科技大学;2009年
5 陈宁宁;溴氰菊酯和克百威对大鼠学习记忆能力的影响及机制[D];华中科技大学;2011年
6 石和元;温胆汤改良方含药脑脊液对Alzheimer病细胞模型作用的实验研究[D];湖北中医学院;2006年
7 王淼霞;沙鼠脑缺血再灌注后PHF-1和58K-9表达的变化及美满霉素干预的影响[D];中南大学;2007年
8 蒋玉婷;Tau蛋白的PKA磷酸化位点突变体对其磷酸化的影响[D];华中科技大学;2008年
9 姜霞;L-肉毒碱在Alzheimer样tau蛋白过度磷酸化和空间记忆障碍中的保护作用[D];华中科技大学;2008年
10 姚秀卿;糖原合酶激酶-3对蛋白磷酸酯酶-2A催化亚基磷酸化和甲基化修饰的调节及机制[D];华中科技大学;2008年
本文编号:1473287
本文链接:https://www.wllwen.com/yixuelunwen/jsb/1473287.html