Pin1抑制對Tau磷酸化的影響及其機制.pdf

1、Tau 蛋白是一種微管結(jié)合蛋白。過度磷酸化的Tau，不但會喪失其正常的結(jié)合并組裝微管的功能，而且還是阿爾茨海默病(Alzheimer's Disease，AD)的特征性病理改變之一,神經(jīng)原纖維纏結(jié)(neurofibrillary tangles，NFTs)的主要組成成分。
　　 Pin1是微小菌素樣多肽脯氨酸順反式異構(gòu)酶(Parvulin-Like Peptidyl Prolyl cis/transIsomerases，PpIa

2、se)的一種，其基因序列高度保守,作用底物非常廣泛。Pin1與底物蛋白結(jié)合后，可使其發(fā)生順反式構(gòu)象的改變，繼而影響底物的穩(wěn)定性、活性、磷酸化狀態(tài)、亞細胞定位，以及與其他蛋白質(zhì)之間的相互作用關(guān)系。例如，Pin1可以識別并結(jié)合磷酸化的Tau 蛋白上pThr212-Pro213和pThr231-Pro232位點，繼而異構(gòu)磷酸化的Tau 蛋白,使其構(gòu)象由順式變?yōu)榉词?，從而有利與它被磷酸酯酶PP2A 識別，去磷酸化并恢復(fù)正常的微管結(jié)合功能。但是，

3、研究表明，在AD 腦中,尤其是海馬組織中，Pin1的含量和活性都是明顯下降的。
　　 Juglone,即 5-羥基-1，4-萘醌，中文名胡桃醌，提取自胡桃殼(Walnut Hulls)。早在1998年，juglone 首次被發(fā)現(xiàn)能夠抑制和減少包括人類的Pin1 在內(nèi)的某些微小菌素樣多肽脯氨酸順反式異構(gòu)酶(Parvulin-Like Peptidyl-Prolyl cis/trans Isomerases，PpIase)的活性和含

4、量。之后，許多人開始在動物活體上使用juglone作為Pin1的抑制劑來進行科研。
　　 在我們的實驗中，為研究異常降低的Pin1 造成的影響，我們在動物和細胞中使用Pin1的抑制劑juglone，模擬AD 病人腦中Pin1降低的狀態(tài)，并觀察其對大鼠學習和記憶能力的影響，以及伴發(fā)的蛋白分子改變情況。
　　 結(jié)果：
　　 1.我們經(jīng)水源持續(xù)5 周給大鼠不同濃度的juglone 構(gòu)建慢性動物模型，檢測其行為學改變，發(fā)

5、現(xiàn)給藥大鼠表現(xiàn)出劑量依賴的學習和記憶能力下降。而且給藥之后，在Pin1 減少的同時，非磷酸化的Tau 減少，Tau 蛋白上Thr231位點的磷酸化程度明顯增強。
　　 2. 行雙側(cè)腦海馬立體定位注射術(shù)，將不同濃度的juglone 定位注射到大鼠海馬，以構(gòu)建急性動物模型。術(shù)后，檢測其Tau 蛋白磷酸化水平，結(jié)果與慢性動物模型組一致。
　　 3. 離體水平，在不同梯度juglone 處理過的N2a/wt細胞中，亦發(fā)現(xiàn)Pin1

6、 減少，伴有Tau的磷酸化程度增強。
　　 已有研究表明，Tau 蛋白的Thr231位點的磷酸化狀態(tài)對Tau 蛋白微管結(jié)合能力影響很大。而Thr231位點正是糖原合成激酶3(GSK-3)β亞基作用于Tau的靶點之一。所以，我們就研究了上述給藥動物和細胞中GSK-3β的改變情況，以探究它在juglone所導致的Tau 過度磷酸化中扮演的角色。
　　 結(jié)論：
　　 1.急性和慢性造模大鼠的各個給藥組出現(xiàn)Pin1不同程

7、度的下降，同時，非激活形式的GSK-3β減少，而激活形式的GSK-3β則在較大劑量(100uM)juglone時明顯增多。
　　 2. 經(jīng)不同濃度juglone 處理過的N2a/wt細胞，發(fā)現(xiàn)非激活形式的GSK-3β水平隨給藥濃度的升高而下降，激活形式的GSK-3β的水平隨給藥濃度的升高而升高。
　　 之前，我們實驗室研究發(fā)現(xiàn)GSK-3β可抑制海馬長時程增強。而且有許多實驗都證明，激活GSK-3β可以損傷大鼠的學習和記憶