《人Tau蛋白纖維結構傳遞的機制研究》是依託武漢大學，由梁毅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：人Tau蛋白纖維結構傳遞的機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：梁毅
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
阿爾茨海默病等神經退行性疾病給人類健康帶來了重大威脅，其重要病理特徵之一是微管結合蛋白Tau錯誤摺疊形成的神經纖維纏結。纖維形成片段是蛋白質形成澱粉樣纖維的核心，Tau蛋白自身纖維形成片段缺失後失去生長纖維的能力，插入異源纖維形成片段後，突變體恢復長纖維的能力。本項目構建插入不同纖維形成片段的人Tau蛋白突變體，在體外以一種Tau蛋白突變體的纖維為種子誘導另一種Tau蛋白突變體長纖維，用生物物理方法鑑定不同種子誘導Tau蛋白形成纖維的結構特徵；在神經細胞內過表達不同Tau蛋白突變體並觀察其聚集；量子點標記不同Tau蛋白突變體進入神經細胞，檢測神經細胞凋亡及內源Tau蛋白的病理磷酸化修飾；在分子水平上解析Tau蛋白纖維的結構，闡明人Tau蛋白纖維結構傳遞的機制；通過建立插入不同纖維形成片段的轉基因小鼠模型確定纖維形成片段的功能，進而為阿爾茨海默病發病的分子機制及相關藥物開發提供新的理論依據。
結題摘要
阿爾茨海默病等神經退行性疾病給人類健康帶來了重大威脅，其重要病理特徵之一是神經細胞內病理磷酸化修飾的微管結合蛋白Tau錯誤摺疊形成的神經纖維纏結（NFT）。纖維形成片段是蛋白質形成澱粉樣纖維的核心。人體內的Tau蛋白和鋅離子都主要富集在人中樞神經系統神經細胞的軸突中。蛋白質二硫鍵異構酶（PDI）主要定位於內質網，但也定位在細胞質中。我們發現纖維形成片段PHF6和PHF6*雙缺失導致可誘導的神經細胞中的Tau蛋白喪失了誘導內源Tau蛋白病理磷酸化修飾的能力，外源纖維形成片段重新插入後Tau蛋白恢復了誘導內源Tau蛋白病理磷酸化的能力。我們以病理突變體Tau-ΔK280的纖維為種子誘導野生型Tau蛋白長纖維，發現在Tau-ΔK280纖維種子的誘導下，野生型Tau蛋白積聚的速度顯著加快，並且積聚速度隨著種子濃度的增加而增加，這為NFT在阿爾茨海默病患者腦中逐漸擴散並加重病情的現象提供了實驗證據。我們利用可誘導的細胞模型研究了病理濃度鋅離子對全長Tau蛋白病理突變體Tau-ΔK280病理磷酸化修飾和積聚的影響，發現鋅離子可以與全長Tau蛋白的Cys-291和Cys-322及其它兩個胺基酸（His-330/362）形成四配位結構，使Tau蛋白獲得某種傾向於積聚的構象，促進Tau蛋白的液-液相分離和積聚及細胞毒性；該聚集體能進一步誘導內源Tau蛋白病理磷酸化修飾和積聚，從而使得Tau蛋白毒性放大；半胱氨酸突變後，鋅離子與Tau蛋白相互作用模式改變，四配位結構被打亂從而喪失了這種促進作用。我們還發現野生型PDI和只有分子伴侶活性的四半胱氨酸突變體都顯著抑制了可誘導的細胞模型中全長Tau蛋白及其病理突變體Tau-ΔK280的病理磷酸化和積聚，並且顯著降低了由Tau蛋白積聚導致的線粒體損傷及細胞毒性；Tau蛋白液滴選擇性地募集了野生型PDI，但對巰基亞硝基化修飾的PDI（SNO-PDI）則沒有招募作用，野生型PDI顯著抑制了Tau蛋白的液-液相分離和應激顆粒的形成，而SNO-PDI則喪失了這種抑制作用。上述研究揭示了鋅離子和PDI及其病理修飾對Tau蛋白液滴形成、積聚和毒性的調控機制及其在神經退行性疾病中的作用，也為阿爾茨海默病等神經退行性疾病相關藥物開發提供了新的理論依據。
