神经元特异蛋白CEND1在AD致病过程中的作用及机制研究

发布时间：2020-07-23 09:43

【摘要】：阿尔兹海默病(Alzheimer' s disease,AD)是一种以渐进性记忆受损和认知功能障碍为主要临床症状的神经退行性疾病。不可逆的神经元死亡是AD致病的直接原因。目前还没有治愈AD的方法。因此研究AD的发病机制对于预防和治疗AD具有重要的意义。研究发现,AD致病过程中处于分裂后期的神经元会重新进入细胞周期,但是这些神经元并不能进行正常的有丝分裂而是最终走向死亡。细胞周期紊乱是目前已知的AD致病过程中较早期的细胞功能改变,早于神经纤维缠结和淀粉样斑。Cyclin Dependent Kinase 5(CDK5)是CDK家族中一个重要成员,其在调控神经纤维缠结和细胞周期进程中发挥着重要作用,因此其和AD的致病有着密切的联系。CDK5是一个蛋白激酶,通过对其下游底物的鉴定和研究,有助于更深入了解CDK5在AD发病过程中的作用。我们实验室前期通过在AD病人样品中进行蛋白质谱鉴定的方法,发现细胞周期退出和神经分化蛋白1(Cell-cycle exit and neuronal differentiation 1,CEND1)是和 AD 疾病密切关联的一个CDK5的全新底物。我们发现CEND1是在神经元中特异表达的线粒体蛋白,并且CEND1在突触也有分布,主要在突触前。CEND1定位的研究暗示了 CEND1可能在突触前调控线粒体的功能。我们进而发现CDK5能磷酸化CEND1的第10位的丝氨酸,并可显著诱导CEND1的降解。在AD的细胞模型和动物模型中我们检测到CEND1蛋白表达水平显著降低,并伴随着神经元线粒体功能和细胞周期紊乱。综上所述,我们研究的发现和证明了 CDK5通过调控CEND1的磷酸化和蛋白稳定性,进而影响神经元线粒体功能和神经元细胞周期,可能在AD早期的病变中发挥着重要作用。该研究为AD的防治提供了新的药物开发靶点。
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R749.16
【图文】：

各自导致ＡＤ因的学研宄同时，Ａｐ和Ｔａｕ蛋白间的相互用关到越来越多的研宄者的关注。“ＡＰ学说”的研宄表明，ＡＰ既能对神经元有直的毒性作用，又能诱发ＡＤ的其它病变出现，其中就包括ｔａｕ蛋白的过度磷酸化，逡逑Ａｐ是导致ＡＤ发病的直接源头。“Ｔａｕ学说”的研宄显示Ｔａｕ蛋白可以通过种信号传导通路激活Ａ（ｉ的毒性作用，并导致突触损伤和神经元凋亡，最终导ＡＤ的发生和发展。这些都表明，ＡＤ致病的学说是Ａｐ／邋Ｔａｕ蛋白学说的联合。逡逑经过研宄证明，ＡＰ可促进Ｔａｕ蛋白过度磷酸化。在Ｔａｕ基因突变的小鼠大脑立体定位注射Ａ（３邋，可检测到过度磷酸化ｔａｕ蛋白。ＡＰＰ和Ｔａｕ基因共表达小鼠也能检测到过度磷酸化ｔａｕ蛋白，当给此小鼠抗ＡＰ治疗时，发现磷酸化Ｔａｕ蛋白水平明显降低，并且敲除Ｔａｕ后，观察到小鼠的记忆缺失有很大程度降低。从ＡＤ病人的脑脊液中分离主要成分为ＡＰ二聚体的可溶性Ａｐ寡聚物逡逑并将此Ａ（３寡聚物作用于海马。首先能检测到过度磷酸化的Ｔａｕ蛋白，随即发细胞骨架破裂，神经元细胞变性。这表明ＡＰ能促进Ｔａｕ蛋白的磷酸化水平。逡逑

逦ｄｙｓｆｕｎｃｔｉｏｎ逡逑屮邋Ｔ１１邋［逡逑Ａｐｏｐｔｏｓｉｓ逦逦逦？邋Ａｐｏｐｔｏｓｉｓ邋＜逦逡逑图１．邋２邋ＣＤＫ５可通过磷酸化一些蛋白参与细胞凋亡逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋ＣＤＫ５邋ｃａｎ邋ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｅ邋ｉｎ邋ａｐｏｐｔｏｓｉｓ邋ｂｙ邋ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｎｇ邋ｓｏｍｅ邋ｐｒｏｔｅｉｎｓ．逡逑３．邋ＣＥＮＤ１逡逑细胞周期退出和神经元分化邋１邋（ｃｅｌｌ邋ｃｙｃｌｅ邋ｅｘｉｔ邋ａｎｄ邋ｎｅｕｒｏｎａｌ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ，逡逑ＣＥＮＤｌ，邋Ｂｍ８８）是一个主要调节细胞周期退出和神经元分化的神经系统特异性逡逑表达的蛋白，也是其命名的由来。主要在大脑皮层、海马和小脑等神经组织中高逡逑表达，并基本上只在神经元中表达，不在星形胶质细胞，小胶质细胞等表达［９Ｍ）３］。逡逑ＣＥＮＤ１是一个一次跨膜蛋白，分子量约２２ｋｄ，含有１４９个氨基酸，其大部分逡逑面朝胞浆，只有最后三个氨基酸位于膜内侧Ｍ。两个ＣＥＮＤ１单体可以以二硫键逡逑连接形成二聚体［９５］。它主要在一些细胞器膜上分布，如线粒体外膜、内质网膜、逡逑囊泡（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｃｅｎｔｖｅｓｉｃｌｅｓ）

ＣＤＫ５磷酸化。我们紧接着对ＣＥＮＤ１蛋白定位进行了检测，分别取小鼠的心、逡逑肝、皮层、小脑与海马等组织进行ｗｅｓｔｅｒｎ邋ｂｌｏｔｔｉｎｇ分析，发现ＣＥＮＤ１只在神经逡逑组织中表达（图３．１，邋Ａ）。线粒体纯化后，检测发现ＣＥＮＤ］在线粒体中高丰度逡逑表达（图３．１，邋Ｂ）。逡逑Ａ邋ｗ逦Ｂ逡逑Ｅ邋Ｉ逡逑ＯＪ邋ｚ＝逡逑ｔ逦＾逦０）逦ＴＯ邋Ｃｙｔｏ邋Ｍｉｔｏ逡逑0．＝■０）０＞＞逡逑°邋＾逦°邋＾邋＝逦旧：ＣＥＮＤ１邋＿＿逦＿＿逡逑旧：ＣＥＮＤ１邋＾邋４ｍ逡逑ＩＢ：ＣＯＸｌＶ逦ｍｍ邋ｍｍ逡逑ＩＢ：ｐ－ａｃｔｉｎ逡逑ＩＢ：ｐ－ａｃｔｉｎ逦ｔｍ逦逡逑图３．邋１邋ＣＥＮＤｌ是一个神经系统特异性线粒体蛋白逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋４．１邋ＣＥＮＤ１邋ｉｓ邋ａ邋ｎｅｒｖ邋ｅ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｐｅｃｉｆｉｃ邋ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ邋ｐｒｏｔｅｉｎ逡逑Ａ图为取ＷＴ小鼠的心、肝、皮层、小脑和海马，ｗｅｓｔｅｒｎ邋ｂｌｏｔｔｉｎｇ分析逡逑ＣＥＮＤｌ蛋白水平。Ｂ图为ＷＴ小鼠的大脑皮层和海马组织分离线粒体蛋逡逑白，ｗｅｓｔｅｒｎ邋ｂｌｏｔｔｉｎｇ分析ＣＥＮＤ１蛋白水平，ｃｏｘＩＶ为线粒体的ｍａｒｋｅｒ。逡逑３．邋２邋ＧＤＫ５与ＧＥＮＤ１在线粒体上发生相互作用逡逑既然ＣＤＫ５能磷酸化ＣＥＮＤｌ，而且ＣＥＮＤｌ是一个线粒体蛋白，那么我们下逡逑３７逡逑

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本文编号：2767157