重大發現!阿爾茨海默病中 tau 蛋白 T217 位點磷酸化的互作組解析及其意義

《Acta Neuropathologica》:The interactome of tau phosphorylated at T217 in Alzheimer’s disease human brain tissue

【字體: 時間:2025年05月04日 來源:Acta Neuropathologica 9.3

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  在阿爾茨海默。ˋD)研究領域,為探究 tau 蛋白磷酸化位點 T217(pT217)的病理作用,研究人員分析其互作組。他們發現 23 個 pT217 真正互作蛋白,包括 CTLH E3 泛素連接酶亞基。這為 AD 研究提供新方向。

  在神秘的大腦世界里,阿爾茨海默。ˋD)就像一個可怕的 “幽靈”,困擾著無數人。AD 患者的大腦中,tau 蛋白發生異常變化,其中 tau 蛋白的過度磷酸化和積累是 AD 的一個關鍵特征。tau 蛋白的磷酸化位點眾多,不同位點的磷酸化可能對其功能產生不同影響。目前,雖然知道 tau 蛋白磷酸化在 AD 進程中意義重大,但對于一些早期積累的磷酸化 tau 蛋白,比如在蘇氨酸 217 位點磷酸化的 tau 蛋白(pT217),其在大腦中的病理作用仍迷霧重重。而且,以往對 tau 蛋白相互作用的研究,大多聚焦于所有 tau 蛋白種類的混合,或者是疾病后期才大量出現的高度磷酸化 tau 蛋白,對于像 pT217 這種早期積累的 tau 蛋白互作組,幾乎無人涉足。為了揭開這些謎團,來自紐約大學格羅斯曼醫學院(Center for Cognitive Neurology, New York University Grossman School of Medicine)和悉尼大學(University of Sydney)等機構的研究人員,踏上了探索 pT217 奧秘的征程。他們的研究成果發表在《Acta Neuropathologica》雜志上,為我們理解 AD 的發病機制帶來了新曙光。
研究人員采用了多種關鍵技術方法。在樣本方面,他們從紐約大學 AD 研究中心(NYU ADRC)和悉尼腦庫(Sydney Brain Bank)收集了捐贈的腦組織,涵蓋 20 例散發性 AD 患者、7 例認知正常對照者,以及其他多種神經系統疾病患者的樣本。技術上,運用親和純化 - 質譜(AP - MS)技術來鑒定 pT217 的互作蛋白;通過共免疫沉淀(co - IP)實驗來驗證蛋白之間的相互作用;利用免疫熒光顯微鏡和鄰近連接分析(PLA)技術觀察蛋白在腦組織中的定位和相互作用情況。

下面來看具體的研究結果:

  1. pT217 共免疫沉淀富集的 tau 蛋白磷酸化位點特征:研究人員對比了 pT217、pT231 和 pS396/S404(PHF1)共免疫沉淀后 tau 蛋白磷酸化位點的豐度。發現 PHF1 共免疫沉淀檢測到的磷酸化位點最多,pT217 共免疫沉淀檢測到 14 個位點?傮w而言,pT217 富集的 tau 蛋白磷酸化位點更少,除 T217 位點外,其他位點的平均磷酸化強度也低于 PHF1 富集的 tau 蛋白,這表明 pT217 富集的 tau 蛋白可能處于病理發展的早期階段。
  2. pT217 互作蛋白的鑒定及功能分析:通過 AP - MS,pT217 共免疫沉淀檢測到 3325 種蛋白,其中 139 種相對于對照 IgG 共免疫沉淀有顯著富集; SAINT 評分≥0.65,確定了 23 個真正的 pT217 蛋白互作體,這些互作蛋白參與蛋白質分解代謝(泛素依賴)和神經元生長因子反應等過程。蛋白質 - 蛋白質相互作用網絡顯示,存在 p62/SQSTM1 和 CTLH E3 泛素連接酶兩個蛋白相互作用中心。與之前研究的 PHF1 免疫反應性 pTau 互作組相比,雖然有 13 種蛋白重疊,但 pT217 tau 的互作蛋白在數量上更少,且在蛋白質分解代謝、神經元生長和囊泡組織等過程中富集更明顯,同時 pT217 共免疫沉淀未富集 PHF1 免疫反應性 pTau 互作組中的一些途徑,如 RNA 剪接、突觸組織或囊泡運輸。
  3. APOE 基因型對 pT217 tau 相互作用的影響:研究人員對 APOE ε3/ε3 和 APOE ε4/ε4 的樣本進行亞分析,發現 APOE ε3/ε3 和 APOE ε4/ε4 病例中分別有 46 和 29 種蛋白與 pT217 tau 顯著相互作用,兩者有 16 種共同蛋白,包括 CTLH E3 泛素連接酶的五個亞基和相關蛋白。這表明不同 APOE 基因型中與 pT217 tau 的相互作用蛋白有顯著重疊,且大多數差異體現在低豐度檢測的蛋白上。
  4. SQSTM1、WDR26 和 RANBP9 與 tau 相互作用的驗證:研究人員在多個獨立隊列中對 pT217 tau 與 SQSTM1、WDR26 和 RANBP9 的相互作用進行驗證。通過共免疫沉淀實驗發現,pT217 tau 與 SQSTM1 在所有 AD 病例中都有很強的富集,在其他 tauopathies(皮質基底節變性 [CBD]、皮克病 [PiD] 和進行性核上性麻痹 [PSP])中也有不同程度的相互作用,在對照病例中也有較弱的相互作用;tau 與 WDR26 在 AD 病例中有顯著相互作用,在部分 tauopathies 中也有較弱相互作用,但在對照病例中未發現相互作用;tau 與 RANBP9 在 AD 病例中有富集,在一個對照病例中有弱富集,在 tauopathies 中未發現富集。免疫熒光實驗表明,SQSTM1 和 WDR26 與 pT217 tau 在 AD 病例的神經原纖維纏結、營養不良性神經突和神經氈絲中存在共定位。PLA 實驗進一步證實 WDR26 與 pTau 在 AD 病例中的緊密定位,且在 tauopathies 中的信號頻率低于 AD 病例。

研究結論和討論部分意義重大。研究首次報道了人類 AD 腦組織中 pT217 tau 的互作組,發現 pT217 tau 可能是一種比 PHF1 免疫反應性 tau 更不成熟的病理形式。研究還確定了多種磷酸化 tau 與 CTLH E3 泛素連接酶之間的重要相互作用,盡管 CTLH E3 泛素連接酶在 AD 中的作用尚未完全明確,但已有研究表明其亞基與 AD 存在關聯,如 RANBP9 和 WDR26 可能通過與 tau 的相互作用在 AD 發病機制中發揮重要作用。然而,該研究也存在一定局限性,例如抗體特異性和共免疫沉淀效率會影響 tau 互作蛋白的鑒定數量,APOE 基因型對 pT217 互作組的影響可能因 pT217 抗體富集 tau 的效率問題而未充分體現,且目前尚不清楚鑒定的 tau 互作蛋白是否僅存在于可溶性部分。未來需要更大的樣本隊列和更先進的技術,如鄰近標記(BAR、APEX)結合質譜分析等,進一步研究 pT217 和其他早期 tau 磷酸化事件在 AD 中的作用,以及 tau - CTLH 復合物相互作用的生理結果。

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