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靶向BAG3介導的BACE1穩定化通路緩解阿爾茨海默病小鼠模型的神經病理和記憶缺陷
《SCIENCE ADVANCES》:Disruption of BAG3-mediated BACE1 stabilization alleviates neuropathology and memory deficits in a mouse model of Alzheimer’s disease
【字體: 大 中 小 】 時間:2025年05月24日 來源:SCIENCE ADVANCES 11.7
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為解決阿爾茨海默病(AD)中β-淀粉樣蛋白(Aβ)過度生成的問題,重慶醫科大學附屬兒童醫院的研究團隊聚焦BAG3與BACE1的相互作用機制,發現BAG3通過形成HSP70-BAG3-BACE1復合體穩定BACE1,進而開發出干擾肽Tat-BACE1480-494。該肽能特異性破壞BAG3-BACE1結合,降低BACE1水平并減少Aβ生成,顯著改善AD模型小鼠的突觸可塑性和認知功能,為AD治療提供了新策略。成果發表于《SCIENCE ADVANCES》。
阿爾茨海默病(AD)作為最常見的神經退行性疾病,其核心病理特征——β-淀粉樣蛋白(Aβ)斑塊的沉積,始終是治療研究的重點靶標。β-位點淀粉樣前體蛋白裂解酶1(BACE1)作為Aβ生成的關鍵限速酶,理論上是最理想的藥物靶點。然而過去二十年間,幾乎所有BACE1小分子抑制劑均因療效不足或副作用在臨床試驗中折戟,這促使科學家們重新思考:是否存在更精準的調控方式?
在這一背景下,重慶醫科大學附屬兒童醫院的研究團隊將目光投向了分子伴侶BAG3。這個在AD患者腦內異常升高的蛋白質,已知能通過熱休克蛋白70(HSP70)調控蛋白質穩態。研究人員發現,BAG3竟與BACE1形成前所未有的"HSP70-BAG3-BACE1"三元復合物,通過同時抑制泛素-蛋白酶體(ubiquitin-proteasome)和自噬-溶酶體(autophagy-lysosomal)兩條降解途徑,顯著延長BACE1的半衰期。更關鍵的是,他們基于BACE1羧基端第480-494氨基酸序列設計的穿透性肽Tat-BACE1480-494,能像"分子楔子"般精準破壞這種相互作用,使BACE1重新被細胞降解系統清除。
研究團隊運用多種關鍵技術驗證這一發現:通過肽陣列(SPOT peptide arrays)精確定位BAG3的RQ結構域與BACE1465-494的結合位點;采用分子對接模擬驗證結合能;在APP23/PS45雙轉基因AD模型小鼠中,通過Morris水迷宮和Barnes迷宮等行為學測試評估認知改善;結合電生理記錄檢測海馬CA1區長時程增強(LTP)變化。
研究結果揭示:在AD模型小鼠海馬組織中,BAG3表達量較野生型升高2.3倍,與BACE1的相互作用增強3.1倍。特異性干擾肽Tat-BACE1480-494處理3個月后:1)BACE1蛋白水平下降41%,Aβ40減少38%;2)海馬區突觸可塑性指標LTP幅度恢復至正常水平的89%;3)空間記憶測試中,小鼠找到隱藏平臺的潛伏期縮短62%。尤為重要的是,該處理未影響BACE1生理性底物CHL1的切割,避免了傳統抑制劑導致的軸突導向異常。
在機制層面,研究首次闡明:BAG3通過其RQ結構域(E101-H112)與BACE1的I465-A494區域直接結合,該結合區與BACE1結合網蛋白3(RTN3)的位點部分重疊。當BAG3過表達時,其與HSPB8的結合減少67%,導致自噬功能受損。而Tat-BACE1480-494處理可特異性解除BAG3對BACE1的穩定作用,同時使LC3-II/I比值提升2.1倍,部分恢復自噬流。
這項研究的意義在于:1)發現BAG3-BACE1互作是AD病理的新調控節點;2)開發的干擾肽突破傳統抑制劑局限,通過調控蛋白穩定性而非酶活性發揮作用;3)為"蛋白質相互作用破壞劑"類藥物的開發提供范式。論文討論部分特別指出,相比全球失敗的BACE1抑制劑(如AZD3293、LY2886721等),Tat-BACE1480-494不會引起BACE1蛋白積累,且能同時改善Aβ病理和自噬功能障礙,具有顯著的轉化醫學價值。
該成果不僅為AD治療提供新思路,其揭示的"伴侶蛋白-底物穩定化"機制可能普遍存在于神經退行性疾病中。未來研究可進一步優化肽段給藥方式,并探索BAG3在其他病理性蛋白(如tau、α-突觸核蛋白)穩態調控中的作用。
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