Pin1抑制对Tau磷酸化的影响及其机制

论文摘要

Tau蛋白是一种微管结合蛋白。过度磷酸化的Tau,不但会丧失其正常的结合并组装微管的功能,而且还是阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease, AD）的特征性病理改变之一,神经原纤维缠结（neurofibrillary tangles, NFTs）的主要组成成分。Pin1是微小菌素样多肽脯氨酸顺反式异构酶（Parvulin-Like Peptidyl Prolyl cis/trans Isomerases,PpIase）的一种,其基因序列高度保守,作用底物非常广泛。Pin1与底物蛋白结合后,可使其发生顺反式构象的改变,继而影响底物的稳定性、活性、磷酸化状态、亚细胞定位,以及与其他蛋白质之间的相互作用关系。例如,Pin1可以识别并结合磷酸化的Tau蛋白上pThr212-Pro213和pThr231-Pro232位点,继而异构磷酸化的Tau蛋白,使其构象由顺式变为反式,从而有利与它被磷酸酯酶PP2A识别,去磷酸化并恢复正常的微管结合功能。但是,研究表明,在AD脑中,尤其是海马组织中,Pin1的含量和活性都是明显下降的。Juglone,即5-羟基-1,4-萘醌,中文名胡桃醌,提取自胡桃壳（Walnut Hulls）。早在1998年,juglone首次被发现能够抑制和减少包括人类的Pin1在内的某些微小菌素样多肽脯氨酸顺反式异构酶（Parvulin-Like Peptidyl-Prolyl cis/trans Isomerases,PpIase）的活性和含量。之后,许多人开始在动物活体上使用juglone作为Pin1的抑制剂来进行科研。在我们的实验中,为研究异常降低的Pin1造成的影响,我们在动物和细胞中使用Pin1的抑制剂juglone,模拟AD病人脑中Pin1降低的状态,并观察其对大鼠学习和记忆能力的影响,以及伴发的蛋白分子改变情况。结果:1.我们经水源持续5周给大鼠不同浓度的juglone构建慢性动物模型,检测其行为学改变,发现给药大鼠表现出剂量依赖的学习和记忆能力下降。而且给药之后,在Pin1减少的同时,非磷酸化的Tau减少,Tau蛋白上Thr231位点的磷酸化程度明显增强。2.行双侧脑海马立体定位注射术,将不同浓度的juglone定位注射到大鼠海马,以构建急性动物模型。术后,检测其Tau蛋白磷酸化水平,结果与慢性动物模型组一致。3.离体水平,在不同梯度juglone处理过的N2a/wt细胞中,亦发现Pin1减少,伴有Tau的磷酸化程度增强。已有研究表明,Tau蛋白的Thr231位点的磷酸化状态对Tau蛋白微管结合能力影响很大。而Thr231位点正是糖原合成激酶3（GSK-3）β亚基作用于Tau的靶点之一。所以,我们就研究了上述给药动物和细胞中GSK-3β的改变情况,以探究它在juglone所导致的Tau过度磷酸化中扮演的角色。结果:1.急性和慢性造模大鼠的各个给药组出现Pin1不同程度的下降,同时,非激活形式的GSK-3β减少,而激活形式的GSK-3β则在较大剂量（100uM） juglone时明显增多。2.经不同浓度juglone处理过的N2a/wt细胞,发现非激活形式的GSK-3β水平随给药浓度的升高而下降,激活形式的GSK-3β的水平随给药浓度的升高而升高。之前,我们实验室研究发现GSK-3β可抑制海马长时程增强。而且有许多实验都证明,激活GSK-3β可以损伤大鼠的学习和记忆能力。再结合本次实验结果,我们得到以下结论:1.在大鼠上,用juglone抑制Pin1会导致GSK-3β过度激活。2.Pin1蛋白的减少可能通过过度激活GSK-3β引起Tau蛋白过度磷酸化。3.Pin1蛋白的减少可能通过过度激活GSK-3β损害了大鼠的学习和记忆。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 创新点
• 参考文献
• 综述
• 参考文献
• 致谢