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弓形蟲GRA16蛋白通過增強自噬和抑制Tau蛋白過度磷酸化改善神經退行性病變的分子機制研究
《Scientific Reports》:Toxoplasma GRA16 attenuates Tau hyperphosphorylation and enhances autophagy in thrombin-treated HT-22 hippocampal neuronal cells
【字體: 大 中 小 】 時間:2025年05月21日 來源:Scientific Reports 3.8
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本研究針對阿爾茨海默病(AD)中Tau蛋白異常磷酸化及神經炎癥的關鍵病理特征,首次揭示弓形蟲分泌蛋白GRA16通過上調PP2A-B55/PTEN通路抑制NF-κB/APOEε4信號軸,激活FOXO3A介導的自噬相關基因(ATG12/BNIP3/LC3等)表達,顯著降低凝血酶誘導的HT-22海馬神經元Tau(Ser202/Thr205/Ser422)位點過度磷酸化,為tauopathies治療提供新型靶點。
在神經退行性疾病研究領域,阿爾茨海默病(AD)猶如一座難以逾越的高山,其兩大病理標志——β淀粉樣蛋白斑塊和神經纖維纏結(NFTs)始終困擾著科研人員。其中,由過度磷酸化Tau蛋白構成的NFTs更被視為認知功能衰退的直接推手。令人驚訝的是,這個困擾人類一個多世紀的難題,其破解線索竟可能來自一種微小寄生蟲——弓形蟲(Toxoplasma gondii)。
近期發表在《Scientific Reports》的研究中,首爾大學的研究團隊獨辟蹊徑,利用弓形蟲分泌的致密顆粒蛋白GRA16,在凝血酶誘導的HT-22海馬神經元模型中取得突破性發現。研究人員通過構建穩定表達GRA16的神經元細胞系,結合qPCR、Western blot、免疫熒光和自噬流檢測等技術,系統解析了GRA16調控Tau蛋白穩態的雙重機制。
Thrombin誘導Tau過度磷酸化與自噬抑制
凝血酶處理使HT-22細胞Tau蛋白在Ser202/Thr205和Ser422位點的磷酸化水平分別激增5.34倍和3.7倍,同時激活NF-κB(p65 Ser536磷酸化)并上調APOE表達。這導致自噬關鍵調控因子FOXO3A被抑制,其下游靶基因ATG12、BNIP3、LC3表達降低,形成"過度磷酸化Tau-神經炎癥-自噬受損"的惡性循環。
GRA16調控上游信號通路
GRA16顯著上調蛋白磷酸酶PP2A-B55和PTEN(Ser380去磷酸化激活),同時抑制糖原合成酶激酶GSK3β(通過Ser389磷酸化失活)。這種"雙管齊下"的調控使Tau蛋白磷酸化/去磷酸化平衡向后者傾斜,為后續自噬清除創造條件。
NF-κB抑制與自噬激活
GRA16有效阻斷NF-κB核轉位,使APOE表達降低2.1倍,FOXO3A水平提升3.3倍。這重新激活了FOXO3A調控的自噬網絡——包括直接靶基因ATG12/BNIP3/LC3,以及PTEN-PINK1-OPTN通路,自噬流強度較對照組增加58.7%。
自噬增強與Tau清除
在凝血酶刺激下,GRA16組細胞磷酸化Tau(AT8)熒光強度降至對照組的34%,Western blot顯示Ser202/Thr205和Ser422位點磷酸化分別減少72%和65%。值得注意的是,這種保護作用伴隨p21介導的細胞周期阻滯而非凋亡,暗示GRA16可能通過"細胞休眠"為自噬爭取時間。
這項研究首次揭示寄生蟲效應蛋白在神經保護中的獨特價值:GRA16通過"去磷酸化增強"和"自噬激活"雙重機制,打破AD中Tau病理的惡性循環。其創新性在于將寄生蟲免疫逃逸機制轉化為神經保護策略——弓形蟲為在宿主腦內長期存活進化出的GRA16調控網絡,恰好針對tauopathies的關鍵節點。該發現不僅為AD治療提供新靶點,更啟示我們:病原體與宿主億萬年的博弈中,或許隱藏著解決人類疾病的金鑰匙。
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