综述:Tau蛋白过度磷酸化机制及其在阿尔茨海默病神经元变性中的作用

Tau蛋白是神经元中含量最高的微管相关蛋白,其经典生物学功能是促进微管组装和维持微管的稳定性．在阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)患者,异常过度磷酸化的Tau蛋白以配对螺旋丝结构形成神经原纤维缠结并在神经元内聚积．大量研究提示,Tau蛋白异常在AD患者神经变性和学习记忆障碍的发生发展中起重要作用．本课题组对Tau蛋白异常磷酸化的机制及其对细胞的影响进行了系列研究,发现Tau蛋白表达和磷酸化具有调节细胞生存命运的新功能,并由此对AD神经细胞变性的本质提出了新见解．本文主要综述作者实验室有关Tau蛋白的部分研究结果．     

运动调节神经细胞自噬改善阿尔茨海默病

自噬作为细胞内的一种分解代谢途径,可将胞质中异常聚集的蛋白质、受损细胞器及其他细胞成分转运至溶酶体进行降解,以维持蛋白质稳态和细胞代谢平衡。研究表明,阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)脑内β淀粉样蛋白(amyloid-β, Aβ)沉积、Tau蛋白异常磷酸化和突触可塑性失调与细胞自噬紊乱有关。适宜的运动能够调节神经细胞自噬水平和抑制AD动物脑内的多种病变,但具体机制尚不明确。综述近期研究成果发现,运动可能通过以下途径保护大脑和改善AD:(1)运动可以激活AMP依赖的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)和抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)信号诱导自噬启动,提高自噬流和自噬溶酶体的降解,从而促进Aβ和磷酸化Tau蛋白的自噬清除。(2)运动增加脑内脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)表达,经由BDNF/酪氨酸激酶受体B(tyrosine kinase receptor B, TrkB)信号,以及磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinases, PI3K)/蛋白质丝氨酸苏氨酸激酶(protein-serine-threonine kinase, AKT)信号途径调节自噬流,从而介导BDNF诱导的突触可塑性。(3)运动可能通过调节神经细胞自噬,维持神经递质稳态和突触传递。     

HeLa、HEK293、SH-SY5Y细胞中的Tau蛋白

通过间接免疫荧光测定了HeLa、HEK-293、SH-SY5Y细胞内Tau蛋白的分布,观察到在细胞间期单克隆抗体Tau-1的荧光信号分布于细胞质和胞核中．特别是HeLa细胞,其胞核内具有相对较高的Tau蛋白免疫荧光信号．通过分离SH-SY5Y的细胞核,更为清楚地显示了Tau蛋白在细胞核中的分布,并且免疫荧光信号与DNA的Hoechst33258染色信号相重合．Western blotting的测定结果进一步证明了SH-SY5Y细胞的胞质和胞核中均含有Tau蛋白的不同异构体．以上结果提示,Tau蛋白不仅存在于神经、肌肉等细胞内,也存在于肿瘤细胞系,并且分布于间期的胞核中．     

阿尔茨海默症突触功能障碍研究进展

阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease,AD)是一种神经退行性疾病,以胞外β-淀粉样蛋白(amyloid-β,Aβ)沉积和胞内神经纤维缠结为病理特征。AD典型症状的出现与中枢神经系统突触数量的减少和突触功能的改变密切相关,两者主要与Aβ的神经毒性和微管结合蛋白Tau的异常修饰有关,且Aβ和Tau蛋白存在协同作用。综述了近年有关Aβ和Tau蛋白在阿尔茨海默症突触功能障碍中作用的研究进展,并总结两者的协同作用,以期为阿尔茨海默症中突触的缺失和功能障碍开发新的治疗药物。     

运动与阿尔茨海默病：基于Tau蛋白翻译后修饰视角的研究述评

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease,AD）是一种与年龄有关的神经退行性疾病,严重危害老年人的身心健康,给社会带来巨大的经济压力。但目前其发病机制尚不完全明确,临床仍无根治的有效方法。Tau蛋白是一种微管相关蛋白质,能够参与维持微管相关结构稳定,具有可溶性且不会聚集。在AD病理状态下,病人脑内Tau蛋白结构和功能异常。异常的Tau蛋白聚集成不可溶的神经纤维缠结,损害微管运输能力,导致病人认知功能障碍。Tau蛋白结构和功能的改变是由多种翻译后修饰过程来调控的,即将特定的化学修饰基团与Tau蛋白N-端或C-端结合,直接改变蛋白质的性质和功能。AD病人脑内Tau蛋白的磷酸化、糖基化、乙酰化及SUMO化等多种翻译后修饰异常,与Tau蛋白的降解和毒性物质的聚集密切相关。本文综述近年来的研究后发现,运动可以通过改善Tau蛋白翻译后的某些异常修饰来预防和改善AD,主要作用方式如下：(1）运动可通过抑制GSK 3β和MAPK等蛋白激酶活性来抑制Tau蛋白的过度磷酸化,可能通过上调PP2A活性来促进Tau蛋白去磷酸化;(2）运动可通过提高GLUT1和GLUT3蛋白质水平,可能通过调节OGA和OGT活性平衡,提高蛋白质O-GlcNAc糖基化水平;(3）运动可能通过AMPK/mTORC1途径抑制p300以及激活SIRT1,降低Tau蛋白乙酰化水平;同时运动还可能通过抑制HDAC6,改善Tau蛋白KXGS基序异常乙酰化程度;(4）运动可能通过调节磷酸化与SUMO化共定位点,改善Tau蛋白异常SUMO化水平。     

Tau蛋白过度磷酸化的致病机制及其在创伤性脑损伤中的作用

作为微管相关蛋白的一员,Tau蛋白结合、稳定微管及其过度磷酸化时参与神经退行性疾病的机制已被广泛研究。近年来许多研究发现Tau蛋白的异常过度磷酸化状态及其神经毒性作用是部分创伤性脑损伤患者远期认知功能障碍的重要致病机制之一。本文首先总结了对Tau蛋白生理功能及其致病机制的研究进展,并结合最新研究发现分析了Tau蛋白如何参与创伤性脑损伤后远期认知功能障碍。     

冷诱导RNA结合蛋白的生物学功能与信号通路

冷诱导RNA结合蛋白（ cold-inducible RNA-binding protein, CIRBP）是哺乳动物体内发现的第一个冷诱导蛋白。这种蛋白质在机体内各个组织与器官中均广泛表达,并在正常生理状态或应激条件下,广泛参与多个生物学过程,例如细胞增殖、发展、凋亡、分化和生物节律调节等多个方面。随着研究的深入,发现CIRBP具有一些新的功能,例如在一些炎症的发生和肿瘤的发生过程中,起到促进作用与作为新一代的原癌基因等。CIRBP发挥作用的信号通路,主要有胞外信号调节激酶/丝裂原活化蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinases/mitogen-activated protein kinases, ERK/MAPK)、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B, PI3K/PKB)、无翅和整合基因(wingless and integration 1,Wnt)、核因子κB(nuclear factor κB, NF-κB)等。本文针对CIRBP的生物学功能和相关信号通路的最新研究进展加以综述,希望能为细胞生物学基础研究与利用该蛋白质进行临床有关疾病的诊治提供新的思路。     

粘附斑激酶(FAK)及其信号通路研究进展

粘附斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)是一类胞质非受体蛋白酪氨酸激酶,属于蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosine kinase)超家族,因而也称为PTKⅡ.FAK在细胞信号转导中处于十分重要的位置,它是胞内外信号出入的中枢,介导多条信号通路.FAK可以整合来自整合素、生长因子以及机械刺激等的信号,激活胞内PI3K/Akt、Ras/MAPK等信号通路,调节细胞生长.FAK还与胚胎发育、肿瘤发生与迁移有关.     

TANK结合激酶1在PINK1/Parkin依赖性和非依赖性线粒体自噬中的作用研究进展

线粒体自噬是一种清除受损或多余线粒体的过程,在调节细胞内线粒体质量和维持线粒体能量代谢等方面发挥重要作用。TANK结合激酶1 (TANK-binding kinase 1, TBK1)是一种多功能的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,同时参与调控PTEN诱导假定激酶1 (PTEN-induced putative kinase 1, PINK1)/Parkin依赖性和非依赖性线粒体自噬过程。近期研究表明,TBK1可磷酸化视神经蛋白(optineurin, OPTN)、p62/sequestosome-1、Ras相关GTP结合蛋白7 (Ras-related GTP binding protein 7, Rab7)等自噬相关蛋白,并介导核点蛋白52 (nuclear dot protein 52, NDP52)与UNC-51样自噬激活激酶1 (UNC-51 like autophagy activating kinase 1, ULK1)复合物相结合,以及TAX1结合蛋白1 (TAX1-binding protein 1, TAX1BP1)与微管相关蛋白1轻链3 (microtubule-assoc...     

微管解聚蛋白Stathmin的研究进展

微管解聚蛋白Stathmin属于微管不稳定调节蛋白家族成员之一,具有促进微管解聚活性。Stathmin通过与细胞内多种蛋白质相互作用,参与细胞生命过程,包括调控细胞周期、细胞运动、细胞内信号转导、胞内物质运输等。Stathmin由蛋白激酶,如MAPK、CDK等磷酸化调控,在微管解聚中发挥重要作用。研究证实Stathmin的高表达与食管癌的发生发展,对作用于微管的化疗药物的疗效相关。现就Stathmin的结构特点、生物学功能、与其他分子的相互作用,及其与食管癌相关等方面的研究进展做一综述。     

线粒体功能障碍相关的蛋白运输

<正>线粒体功能障碍和细胞蛋白平衡失败是很多疾病和与年龄相关的病变的特征。受损的线粒体会通过各种机制(包括能量剥夺)导致细胞死亡。最近的研究发现了另外一种机制:来自胞质核糖体的线粒体蛋白的低效运输。研究者们发现,线粒体损伤会阻断核编码的蛋白向线粒体内的运输,通过触发胞质中"线粒体前体过度积累压力"(mPOS)的通道造成细胞退化。     

氧化应激与2型糖尿病的研究进展

氧化应激与2型糖尿病(T2DM)的发生、发展密切相关.胰岛素抵搞(Insulin Resistance,IR)、胰岛β细胞功能受损是2型糖尿病的主要病因.而氧化应激可以直接及间接激活细胞内的一系列应激信号通路,如核因子κ-B(Nuclear factor-KappaB,NF-κB)、c-Jun氨基端激酶(NH-terminal Jun kinase,JNK)、蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)、p38丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)等.这些应激通路的激活可以产生以下结果:(1)阻断胰岛素作用通路,导致胰岛素抵抗;(2)降低胰岛素基因表达水平,致胰岛素合成和分泌减少;(3)促进胰岛β细胞凋亡等.本文针对氧化应激诱导胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能受损等机制加以综述,以便进一步阐明2型糖尿病的发病机制.     

心肌细胞微管去酪氨酸化与人类心衰

正微管(microtubule)是真核生物细胞骨架重要成分,由亚单位α/β微管蛋白(α/β-tubulin)组成;微管呈网状或束状,参与维持细胞形态、细胞运动、细胞分裂、细胞分泌、及胞内运输等重要生物学过程。心肌细胞收缩,依赖于肌节(sarcomere)缩短和延展;近年研究发现,该过程受细胞内微管表达量及其转录后修饰(post-translational modification)调控。心衰过程中,收缩功能     

神经干细胞分化过程中微管蛋白表达变化的光电镜观察

目的对神经干细胞向神经元定向分化过程中微管蛋白的表达变化进行光、电镜观察研究。方法采用细胞培养技术、免疫荧光技术以及免疫电镜技术对神经干细胞向神经元定向分化过程中微管蛋白的表达变化进行观察。结果在神经干细胞向神经元定向分化的不同时期,存在微管蛋白的表达变化,在分化初期以核周附近分布明显,随神经元的成熟散在分布于胞质中及突起内,形成细网状,构成细胞骨架,维持细胞形态。结论在神经干细胞向神经元定向分化过程中伴随有微管蛋白的表达变化,随神经元的成熟而构成细胞骨架,维持细胞形态。     

蛋白激酶CK2在神经退行性疾病病理生理机制中的作用及应用进展

蛋白激酶CK2(casein kinase 2,CK2)是一种高度保守的丝/苏氨酸蛋白激酶,广泛分布于真核细胞的胞质和胞核中.CK2可通过对其底物的磷酸化作用调制底物的生物学活性,从而参与细胞内多条重要的信号转导通路.越来越多的研究发现,在多种神经退行性疾病中CK2表达及活性异常,是其病理生理机制的重要一环,提示CK2...     

蛋白激酶Cα相互作用蛋白的结构与功能

蛋白激酶Cα相互作用蛋白（protein interacting with Cα kinase,PICK1）是蛋白激酶Cox（protein kinase Cα,PKCα）的靶蛋白之一,也是在PKCα和突触后膜受体蛋白间起重要作用的衔接蛋白。PICK1分别由PDZ结构域、BAR结构域以及卷曲螺旋区和酸性氨基酸区组成。PICK1中的PDZ结构域和受体蛋白、转运蛋白、衔接蛋白的相互作用报道较多,BAR结构域则与支架蛋白、质膜等相互作用。PICK1在突触可塑性、神经递质传递、外周神经感觉、细胞生长和黏连等方面发挥重要作用。本文对PICK1的结构和功能进行综述。     

磷酸化修饰在病理性心肌肥大中的作用

心肌肥大与高水平神经-体液因子、血流动力学超负荷、心肌细胞的损伤有关，如果病因持续存在或未及时消除，最终将演变为慢性心力衰竭。在病理性心肌肥大的发生发展过程中，磷酸化修饰可以精确地调节和改善丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)、钙调磷酸酶(calcineurin,CAN)、钙调素依赖性蛋白酶Ⅱ(calmodulin dependent protein kinaseⅡ，CaMKⅡ)、蛋白激酶B(protein kinase B,PKB/AKT)、单磷酸腺苷依赖的蛋白激酶(adenosine 5-monophosphate-activated protein kinase,AMPK)、核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)信号通路以及细胞自噬的稳定性和活性。本文分别总结了磷酸化修饰在病理性心肌肥大中的作用机制以及治疗或预防心肌肥大的潜在靶点，探索病理性心肌肥大中基于质谱的磷酸化蛋白质组学进展，为未来心脏病学转化研究提供参考。     

Tau 蛋白磷酸化在阿尔茨海默病中所处的地位

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种老年人常见的神经系统退行性疾病,是痴呆最常见的病因。AD患者越来越多,给家属及社会带来严重负担造成了巨大的家庭和社会负担,这就迫使我们进一步探讨AD发病机制。在AD的众多发病机制中,tau蛋白假说倍受青睐。在蛋白磷酸酯酶2A(protein phosphatase 2A,PP2A)、糖原合酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)、细胞周期依赖性蛋白激酶-5(cyclin-dependent kinase 5,CDK-5)和Bcl-2等蛋白酶及调节蛋白作用下,微管相关蛋白tau蛋白以其异常磷酸化结构或是形成二聚体、寡聚体和神经原纤维缠结等形式,参与到AD的病理过程。Tau蛋白及其相关结构,可能启动或促进了AD的凋亡,亦可能抑制了急性凋亡却促进了慢性的神经细胞变性。揭开这一谜底,可能揭开AD病理改变的神秘面纱。