α-突触核蛋白的结构特点及其功能

神经元胞浆内嗜酸性包涵体——Lewy体的出现是帕金森病(Parkinson’s disease,PD)的典型病理学特征,而α-突触核蛋白(α-synuclein)是纤维样Lewy体的主要成分。随着研究深入,越来越多的证据表明:α-突触核蛋白纤维性聚集体的产生是PD发病的一个关键环节。病理条件下,由于α-突触核蛋白的结构改变,导致错误折叠,继而纤维化,最终形成纤维性聚集体,这一过程在PD研究中日趋展现出其重要性。α-突触核蛋白结构中,N端、C端、NAC(non-amyloid component)区等区域具有各自特定的结构及功能,在其聚集体产生过程中各司其职。本文就近年来对α-突触核蛋白分子结构及其相应功能的研究进行综述,希望通过深入的综合分析,为寻找α-突触核蛋白结构中潜在的疾病治疗靶标提供理论依据。     

α-突触核蛋白的结构生物学研究

α-突触核蛋白(α-synuclein, α-syn)聚集形成纤维状结构,进而形成路易小体(Lewy bodies, LBs)。LBs是帕金森病(Parkinson’s disease, PD)、多系统萎缩(multiple system atrophy, MSA)和路易小体痴呆(dementia with Lewy bodies, DLB)等神经退行性疾病的典型细胞病变特征,也是发病的一个关键环节。近年来,冷冻电镜技术的进步使解析高分辨率α-突触核蛋白原纤维结构成为可能。对α-突触核蛋白不同聚集形态的深入探究,能为理解神经退行性病变的分子机制、α-突触核蛋白毒性形式的性质以及α-突触核蛋白聚集影响的信号途径等提供帮助。本文综述目前已知的不同形态α-突触核蛋白结构,阐述α-突触核蛋白单体、寡聚体和不同聚集形式原纤维的结构特征。α-突触核蛋白寡聚体由于其结构不稳定,目前尚无明确的结构信息。但目前已有多个α-突触核蛋白原纤维结构被解析,包括重组蛋白体外制备的和多系统萎缩(MSA)患者体内分离的原纤维。这些原纤维直径由5 nm的单股原纤维至10 nm的双股原纤维不等。不同的体外制备条件可生成...     

α-突触核蛋白的细胞毒性作用

神经系统变性疾病的一个重要特征就是α-突触核蛋白功能障碍,形成含有α-突触核蛋白的胞质包含体。虽然对α-突触核蛋白损伤神经系统的作用做了大量的研究,但其神经毒性机制尚不清楚。该文从α-突触核蛋白的结构、生理功能及其对泛素-蛋白酶体、线粒体、内质网及高尔基体等的毒性作用方面介绍近年来对其的研究进展。     

α-突触核蛋白与阿尔采末病

阿尔采末病(AD)在人群中的发病率逐渐上升,它是由多种因素共同作用所致。α-突触核蛋白(α-synuclein)在大脑皮质及海马等记忆相关部位广泛分布,目前研究发现其在AD的淀粉样斑块的形成、神经纤维缠结等机制中有重要作用,同时也是导致AD患者神经元损伤的重要因素。因此,α-突触核蛋白将成为今后AD研究的热点。     

α-突触核蛋白和蛋白质降解系统的交互作用

α-突触核蛋白(α-synuclein)与帕金森病的发病机制有着紧密的联系。α-synuclein可通过泛素-蛋白酶体途径(UPS)和自噬-溶酶体途径(ALP)(主要是大自噬和分子伴侣介导的自噬)进行清除。而这两种主要蛋白质降解途径异常会导致α-synuclein清除受损从而大量沉积。反过来,大量沉积的α-synuclein也会引起其变体的产生,从而产生毒性,这将进一步损伤UPS和ALP功能,出现恶性循环导致神经元的死亡。本文将就以下方面的最新发现进行综述:α-synuclein的降解方式以及α-synuclein对蛋白质降解途径的异常作用。     

基于肠脑轴传播α-突触核蛋白诱发帕金森病的研究进展

帕金森病(Parkinson’s disease, PD)是最常见的神经退行性疾病,随着我国人口老龄化加剧,PD病人的增加将造成严重的经济和医疗负担。PD的典型病理特征是黑质致密部多巴胺能神经元的死亡以及多巴胺能神经元中异常聚集的淀粉样蛋白α-突触核蛋白(α-synuclein,α-Syn)形成病理包涵体即路易小体(Lewy body)。研究发现路易小体不仅存在中枢神经系统中,也同样存在于外周神经系统。肠道内丰富的肠神经系统被称为“第二大脑”。肠脑轴的发现也证明α-Syn能在大脑和肠道进行双向传输。肠道中也存在着庞大的微生物群,这些微生物参与病理性α-Syn的形成和传输。因此文中基于肠脑轴探讨α-Syn在大脑和肠道的双向传输关系,尝试探索肠道微生物群对α-Syn异常聚集的影响。结合目前PD病人的研究和动物模型尤其是非人灵长类实验的研究,希望为PD疾病的筛查和诊断提供参考。     

重复急性低氧对小鼠大脑皮质中α-突触核蛋白表达的影响

利用本研究室制备的抗α-突触核蛋白(α-Synuclein,α-SYN)单克隆抗体作为研究工具,在一种低氧预适应小鼠模型上研究了重复急性低氧对大脑皮层中α-SYN表达的影响。Western blot分析结果表明,小鼠在经过重复急性低氧刺激后,皮层脑组织内α-SYN蛋白含量呈现规律性的变化,表现为第一次急性低氧后明显增加,而经过重复低氧第4次后则回落,接近正常水平：免疫组化染色结果显示,α-SYN免疫阳性物质除存在于神经元的末梢外,还存在于某些神经元的核中。分析大脑皮质细胞核呈α-SYN免疫阳性的神经元的密度发现,核呈α-SYN阳性的神经元密度也在第一次急性低氧后明显增加,而经过重复低氧第4次后回落。以上结果提示,重复急性低氧能够改变α-SYN在脑内的表达水平以及α-SYN核阳性神经元的数量。这种变化的机制和生理意义有待于进一步探讨。     

α-突触核蛋白N-端结构域参与线粒体功能的调控

目的：确定α-Synuclein蛋白与线粒体相互作用的功能结构域,并检测该结构域对线粒体功能的影响。方法：构建重组融合蛋白质粒pCMV-myc/α-Syn-WT、pCMV-myc/α-Syn-N和pCMV-myc/α-Syn-△N,转染人胚肾HEK293T细胞,通过免疫共沉淀明确α-Synuclein蛋白与线粒体相互作用的功能结构域。使用表达α-Synuclein蛋白的病毒上清感染小鼠多巴胺能神经细胞MN9D,通过免疫荧光、流式细胞术检测线粒体膜电位及Cytochrome c释放。结果：成功构建了pCMV-myc/α-Syn-WT、pCMV-myc/α-Syn-N和pCMV-myc/α-Syn-△N融合蛋白质粒,免疫共沉淀明确α-Synuclein N-端为其功能结构域,JC-1染色发现N-端使线粒体膜电位降低,流式细胞术证实N-端使Cytochrome c释放明显增加。结论：α-Synuclein N-端是其与线粒体相互作用的功能结构域,N-端降低线粒体功能。     

α突触核蛋白作为帕金森病诊断标志物和治疗靶点

帕金森病(PD)是一种隐匿性和进行性发展的神经退行性疾病,在65岁以上人口中约占2％～3％,是第二大常见的神经退行性疾病.PD的致病因素尚未明确,但α突触核蛋白(α-synuclein)的错误折叠和聚集所形成的路易小体被认为是PD的典型病理学改变.由于缺乏可靠的生物标志物,PD的早期诊断较难.本文总结了PD患者不同样本...     

γ-突触核蛋白与肿瘤关系的研究进展

Synucleins家族是一种主要在神经元内表达的高度可溶性的蛋白家族。已知synucleins家族有3个成员α-synuclein(SNCA),β-synuclein(SNCB)和γ-synuclein(SNCG)。其中SNCA与SNCB参与神经递质释放过程,被认为与神经退行性变疾病密切相关,特别是在阿尔茨海默病与帕金森病中常有异常表达。近年来研究表明,SNCG在人类许多肿瘤中过表达,如乳腺癌、结直肠癌、女性生殖系统肿瘤、前列腺癌、膀胱癌等。通过研究表明γ-Synucleins异常表达机制目前包括DNA甲基化、激动蛋白-1激活、对转录因子SP1结合位点、有丝分裂检验点基因、雌激素受体影响。通过以上机制,SNCG促进上述肿瘤细胞的增殖、抑制肿瘤细胞的凋亡以及促进肿瘤细胞的转移。根据文献分析,我们提出SNCG可作为多种肿瘤预后的潜在指标的可能,同时以SNCG为切入点,探讨神经系统是否可以对肿瘤发生、发展的影响作用。     

家蚕丝蛋白重复片段替换人体α-突触核蛋白核心片段的研究

家蚕Bombyx mori丝丝心蛋白(silk fibroin)结晶域与人类帕金森综合症的致病蛋白α-突触核蛋白(α-synuclein, α-Syn)的积聚原理类似,都是由一段非常疏水的氨基酸组成的保守序列和一些无序卷曲,并在一定条件下发生整体的结构转换而发生纤维化所致。研究发现在这2种蛋白中存在的疏水片段是它们形成β折叠的关键。为了研究α-Syn蛋白的积聚核心在被别的积聚核心所替换后是否还可以正常纤维化,我们用PCR技术将家蚕丝丝心蛋白的核心片段替换α-Syn_1-74(α-Syn₇₄)的核心,组成一个重组蛋白α-Syn₇₄SFX,纯化后温育6天,用ThT荧光和原子力显微镜检测该重组蛋白的结构,结果表明α-Syn₇₄SFX未能发生纤维化。这说明具备能形成β片层的片段和无序卷曲这2个因素,并不能绝对使蛋白发生整体的结构转换。这对人工蚕丝的研究具有参考价值。     

食蟹猴腹腔注射低剂量百草枯致胰腺α-突触核蛋白的病理变化

本研究旨在通过食蟹猴经腹腔注射低剂量百草枯来探讨胰腺α-突触核蛋白(α-synuclein,α-syn)的病理变化。由广西南宁灵康赛诺科生物科技有限公司提供的12只(8~10岁)健康雄性食蟹猴为实验动物,随机分为实验组A、B和正常对照组C,每组4只,实验组分别于给药百草枯(paraquat,PQ)5个月,2个月后安乐死(对照组每阶段2只)。利用免疫组织化学方法和免疫蛋白印记方法检测各组食蟹猴胰岛α-syn的表达特点和表达量。结果显示,α-syn免疫活性物质主要见于胰岛细胞胞浆,并且α-syn在各组食蟹猴胰岛存在差异表达,其中给药百草枯5个月后的食蟹猴胰岛α-syn表达量最高,对照组表达量最低。我们的研究表明食蟹猴腹腔注射低剂量百草枯可致胰岛α-syn表达上调,百草枯是造成胰岛腺α-syn差异表达的关键因素之一,其结论将为相关疾病的模型制作、早期诊断及干预提供新的思路。     

α-突触核蛋白对小鼠空间学习记忆能力的影响

目的:观察α-突触核蛋白(α-Synuclein,α-Syn)对小鼠空间学习记忆能力的影响。方法:以C57/B6野生型小鼠(Wild Type,WT)及α-Syn过表达转基因小鼠(Tg-α-Syn)为研究对象,采用Morris水迷宫(Morris water maze,MWM)中定位航行实验、空间探索实验以及可视平台实验,按照训练要求,记录两组小鼠游泳路径和完成任务的时间。结果:在定位航行试验中,随着训练时间的增加,两组小鼠的寻台潜伏期均缩短。同时,在训练第五天时,与WT组小鼠相比,Tg-α-Syn小鼠的寻台潜伏期明显延长(58.77±1.32 versus 17.34±6.44,*P0.05)。在空间探索实验中,与WT组小鼠相比,Tg-α-Syn小鼠在目标象限停留时间更短(17.91±2.14versus 5.59±4.98,*P0.05)。为了进一步证明Tg-α-Syn小鼠的空间记忆与学习能力下降是与海马相关,采用了可视平台实验,结果显示:两组小鼠的寻台潜伏期无显著性差异(P0.05),即Tg-α-Syn小鼠不存在运动障碍和视觉障碍。结论:α-Syn过表达可导致海马相关的空间记忆、学习能力受损。     

核不均-核糖核蛋白功能与疾病关系的研究进展

核不均-核糖核蛋白（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein,hnRNPs）是人体广泛表达的一类蛋白,该蛋白家族与人体健康密切相关,hnRNPs参与了多种疾病的发生过程,如病毒疾病、肿瘤疾病、自身免疫性疾病等;hnRNPs也参与了特异基因的调节,如cyp2a5、CYP2A6、eNOS等;机体内物质纷繁,且hnRNPs又与其他物质之间存在千丝万缕的联系,因此需要进一步加强对hnRNPs与相关疾病发病机制以及对特异基因调节机制的研究,揭开其中的奥秘。     

建立人α突触核蛋白A30P突变的帕金森病大鼠模型

目的建立人α-突触核蛋白(α-synuclein,α-SYN)A30P突变型转基因大鼠的帕金森病(Parkinson’s disease,PD)模型。方法利用慢病毒系统构建过表达野生型α-SYN载体pLKO-CMV-α-SYN-WT-P2A-GFP及α-SYN A30P突变载体pLKO-CMV-α-SYN-A30P-P2A-GFP,分别转染293FT细胞,瞬时转染24 h后WB检测α-SYN的表达水平。之后经慢病毒包装、浓缩,利用立体定位技术分别对大鼠中脑黑质致密部注射病毒稀释液,过表达α-SYN野生型和A30P突变型的慢病毒颗粒。免疫荧光染色检测α-SYN和酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase, TH)的分布情况,并观察中脑黑质致密部多巴胺能神经元数量的变化。Rotating rod实验评价注射A30P慢病毒大鼠的行为改变情况。结果野生型和突变型A30P的基因表达载体在293FT细胞内能够高表达α-SYN蛋白。TH免疫荧光结果显示:与病毒稀释液组相比,过表达α-SYN野生型和A30P突变型大鼠均能导致中脑黑质致密部多巴胺能神经元数量的减少,而α-SYN A30P慢病毒注射组的中脑黑质神经元缺失的更多,具有显著性差异。对A30P转基因大鼠脑部神经元缺失部位进行免疫荧光发现,该区域TH染色几乎呈阴性,α-SYN蛋白出现大量聚集,该结果表明脑部神经元的消失同时伴随着α-SYN蛋白的聚集及TH表达的剧烈减少,进一步揭示过表达α-SYN A30P可以导致多巴胺能神经元数量的减少和退化。此外,rotating rod实验结果显示过表达α-SYN A30P大鼠表现出明显的进行性运动能力障碍。结论通过慢病毒系统建立了人α-SYN A30P突变型转基因大鼠的PD模型,为PD发病机制的研究及药物开发奠定基础。     

SH-SY5Y细胞α-突触核蛋白的过表达可部分抵抗鱼藤酮诱导的氧化应激

帕金森病（Parkinson’s disease,PD）的发病机制涉及到遗传和环境因素。环境因素通过线粒休导致氧化应激和α-突触核蛋白（α—synuclein）聚集,但其确切的作用机制尚不明确。本文利用过表达α-突触核蛋白-增强型绿色荧光蛋白（enhanced green fluorescent protein．EGFP）的人多巴胺能神经母细胞瘤细胞株SH—SY5Y为模型,研究α-突触核蛋白对鱼藤酮诱导氧化应激的影响,从而进一步了解α-突触核蛋白和细胞存活之间的关系。（1）用荧光显微镜观察融合绿色荧光蛋白的α-突触核蛋白的表达情况;（2）用实时定量PCR检测α-突触核蛋白基因的表达;（3）用免疫细胞化学测定α-突触核蛋白的分布;（4）用不同浓度的鱼藤酮作用细胞后,以MTT法测细胞的活力、DCF法检测细胞的氧化应激状态、黄嘌呤氧化酶法检测超氧化物歧化酶的活力,并用流式细胞仪分析细胞的凋亡。实时定量PCR结果显示,α-突触核蛋白基因表达量在α-突触核蛋白过表达的细胞要高于SH—SY5Y细胞,在荧光显微镜下可见绿色荧光蛋白和α-突触核蛋白的表达。鱼藤酮可使细胞活力下降、线粒体complex Ⅰ的活性降低,诱导细胞内氧化应激,而过表达α-突触核蛋白的细胞可以部分抵抗鱼藤酮的毒性作用,表现为细胞抗氧化能力迅速增高（P〈0．05）和鱼藤酮诱导的细胞凋亡数目明显降低。本研究证明α-突触核蛋白对鱼藤酮产生的氧化应激有部分抵抗作用,而使过表达α-突触核蛋白的SH—SY5Y细胞对鱼藤酮的毒性作用表现出一定的耐受性。这种耐受性也可能是细胞对外界损害的一种代偿反应,从而促进细胞的存活。     

核不均一核糖核蛋白功能与疾病关系的研究进展

核不均一核糖核蛋白(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein,hnRNPs)是人体广泛表达的一类蛋白,该蛋白家族与人体健康密切相关,hnRNPs参与了多种疾病的发生过程,如病毒疾病、肿瘤疾病、自身免疫性疾病等;hnRNPs也参与了特异基因的调节,如cyp2a5、CYP2A6、eNOS等;机体内物质纷繁,且hnRNPs又与其他物质之间存在千丝万缕的联系,因此需要进一步加强对hnRNPs与相关疾病发病机制以及对特异基因调节机制的研究,揭开其中的奥秘.     

农药鱼藤酮对表达α-突触核蛋白细胞的作用

本研究利用农药鱼藤酮作用于神经细胞 ,观察鱼藤酮对神经细胞的损伤作用以及线粒体功能障碍与α- synuclein积聚之间的关系。方法 :本实验选用人神经母细胞瘤细胞株SH-SY5Y ,实验组为α-synuclein GFP基因转染的细胞 ,鱼藤酮处理的转基因细胞和非转基因细胞 ,对照组为未处理的SH-SY5Y细胞。通过RT-PCR检测α-synuclein基因转染细胞的基因表达情况。荧光显微镜观察细胞内α-synuclein GFP表达产物绿色荧光蛋白。MTT法检测各组细胞活性。DCF检测细胞氧应激。HE染色、免疫组化检测α-synuclein在细胞中的状态。电镜观察细胞超微结构的改变。结果 :RT-PCR显示转基因细胞α-synuclein基因的表达。荧光显微镜观察显示细胞浆内可见绿色荧光蛋白 ,绿色荧光分布不均匀 ,可见蛋白积聚。MTT检测结果显示 ,与对照组相比 ,鱼藤酮处理的细胞增殖速度明显减小 (P <0. 01 )。鱼藤酮的浓度为 75nmol/ L、1 0 0nmol/ L时 ,未转基因与转基因的细胞活性相比较 ,前者的细胞活性低于后者 (P <0 .0 5 )。HE染色 ,鱼藤酮处理的转基因细胞胞浆减少、转基因细胞胞浆内也可见自噬体。胞浆内有嗜酸性包涵体样结构。免疫组化可见鱼藤酮处理高表达α-synuclein细胞明显变成梭形并有很长的突起。电镜显示鱼藤酮处理的细胞线粒体肿胀 ,嵴断裂 ,胞浆内形成自噬体。DCF检测转基因细胞内存在明显的氧化应激 ,并随鱼藤酮处理加重。结论 :农药鱼藤酮对多巴胺能神经细胞有明显的损伤作用 ,转基因细胞显示对较高浓度的鱼藤酮损伤有一定的耐受作用。α-synuclein可引起神经细胞的氧化应激并随鱼藤酮处理加重。提示环境因素可能与α-synuclein表达相互作用使多巴胺能神经元氧化应激进行性加重 ,这可能是引起PD的主要原因。     

帕金森病中铁与Alpha-突触核蛋白的相互作用

帕金森病(Parkinson's disease,PD)的特异标志物Alpha-突触核蛋白的异常聚集往往伴有铁的沉积,说明铁与Alpha-突触核蛋白聚集之间存在一定联系。铁可以通过增加Alpha-突触核蛋白的产生及抑制其降解从而促进Alpha-突触核蛋白聚集。Alpha-突触核蛋白作为一种高铁还原酶也可以影响细胞铁的代谢。本文就铁与Alpha-突触核蛋白参与PD的发病以及两者之间相互作用的机制进行综述。     

突触的结构及其传递功能

一、突触的概述 1.突触的定义人和动物体的许多器官、组织的活动是通过激素传递和神经冲动的传导来实现的。前者是由某些特殊细胞释放的激素来进行调节,后者由神经系统来进行控制,其速度和选择性较前者更为优越,是调节控制体内器官、组织活动的最复杂而又最灵敏的系统。