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α-突触核蛋白及其在帕金森病发病中的可能机制


a-Synuclein and Its Probable Mechanisms in Pathogenesis of Parkinson’s Disease
Kang・Yong,CAI Zeng—Lin,LIU Chun—Feng Soochow University,Suzhou 2 1 5004,China Department of Neurology,Second
65 years old has inherited in
PD.While
the
majority
of the
cases
appear to be
cases,the disease
can
an
antosomal dominant fashion.An Italian family that

allowed the first such mutation to be identified carried synuclein.Subsequently,a second in

point mutation(A53T)in the gene encoding 0c-
PD—linked autosomal

dominant mutation inⅨ一synuclein(A30P)was found with autosomal
German family;The E46K mutation Was found in
变性疾病称为AS病,其中包括帕金森病(Parkinson 7S
disease,PD),路易体痴呆(dementia DLB),多系统萎缩(multiple
system with Lewy bodies,
之一是在神经元细胞内以超磷酸化的tau蛋白为核心形
成的神经原纤维缠结。tau蛋白在神经系统含量丰富,是
分为3类:AS,p一突触核蛋白(p—synuclein)和,突触核
蛋fj(T-synuclein)。突触核蛋白的氨基酸序列高度保守, 都有一个两性结构域,可以与脂质双层结合。AS和B一 突触核蛋白在神经组织中广泛表达,以新皮质、海马、嗅
变的tau蛋白抑制了tau蛋白手IJAS之间的相互作用u1I。在
monoamine transporter 2,
乱了细胞内离子平衡状态,继而激活caspase系统,导 致细胞死亡。 AS积聚和解聚过程 AS纤维形成的早期阶段经历了5 ̄9个中间产物脚J。 在积聚过程中,蛋白单体先后形成寡聚颗粒、短纤维和 长纤维,而当蛋白浓度降低时,蛋白纤维会自发地发生 解聚,这种解聚往往是从纤维的中间出现断裂开始。这 说明在长纤维的形成过程中,由于一些微观因素的影 响,导致纤维内部一些亚单位的结合并不是很牢固(纤维 内部的亚单位可能是短纤维,也可能是蛋白寡聚颗粒, 还有待于进一步的实验研究),当蛋白浓度降低,又受溶 液中各种小分子的影响,随着时间延长,这些不牢固的 相互作用就会被破坏,最终导致纤维的断裂。因此,观 察到的蛋白纤维解聚往往是在纤维中间开始。在溶液中 各种小分子的作用下,蛋白纤维的亚基也会逐渐从纤维 的两端解离下来,由于实验体系中蛋白浓度很低,远远 低于它发生积聚时的浓度,解聚下来的蛋白也就很难再 积聚起来。蛋白酶K不能完全水解AS聚集体,只能切 除肽链的c端和N端,保留中央的丝状核心。在云母表 面,蛋白酶在AS纤维丝的不同部位剪切数个缺口,而 纤维丝的长度与完整的纤维丝相近。变性剂尿素能打断 纤维丝核心内分子间的相互作用,迅速将纤维丝切短, 之后切成分离的小片段,最终解聚形成颗粒曙71。 AS基因的功能、表达和调节 AS在神经组织中高度表达:新皮质、海马、嗅球、 纹状体和丘脑含量较高,脑干则含量较低。由于AS主 要分布在神经细胞的突触前膜,推测它与突触前膜功能 有关。Senior等口引报道AS直接与多巴胺转运体(DAT)的 羟基端偶连,形成AS/DAT蛋白质复合体,参与调节多 巴胺(dopamine,DA)的合成/摄入和释放。 目前,AS的生理功能还不完全清楚∞】,它的表达调 控研究刚刚起步。AS的表达是随着发育调节的。在啮齿 类动物的中枢神经系统中,AS mRNA的表达水平在胚 胎晚期开始上升,出生后数周达到峰值,在成年期,AS mRNA的水平下降‘301。参与AS发育性转录调节的机制 在成年期维持AS的水平,在成年啮齿类动物活体内,可 以观察到多种刺激(如兴奋性毒性,MPTP或者百草枯) 在转录水平上调黑质致密部的AS水平口卜331尽管调节的 机制不明确,适应可塑性反应可能参与其中。适应可塑 性反应概括了AS发育性转录调节的特征。此外,随着 年龄增长,AS稳定性也增加m1。
小体内,AS结合蛋白synphilin一1位于路易小体致密核心
的丝状及环状结构中。Synpllilin-l可被泛素连接酶SIAH,
万方数据
中围临床神经科学2008年第16卷第5期
parkin及doffin泛素化与AS相互作用形成核心,促进AS 的聚集和泛素化¨71I脑特异蛋白质p25 0c正常时由少突 胶质细胞表达,在多系统硬化,PD,DLB中,p25tx在 神经元内异位表达。人重组p25 0【在体外与AS结合,刺 激AS聚集¨引,推测在AS病中,可以促进AS的异常聚 集。Rab3ix,synphilin—l以及p250【都和AS共存在于路 易小体中¨41。ASl 12是AS的选择性剪切产物,保留了 完整的膜.蛋白和蛋白-蛋白结合结构域,是核周AS积 聚的构成成分。AS儿2的膜结合能力更强,更易聚集。在 聚集的早期过程,与膜结合的AS募集了更多的细胞胞 质内AS,并使其靶向ASll2膜一蛋白质相互作用结构域 ¨91。突变的AS(A30P,E46K,A53T)改变了AS的内在 结构,突变区从0c螺旋转换为B折叠,强化了AS的聚 集倾向口…。氧化应激可以诱导AS的聚集过程,纹状体 的囊泡单胺转运体2(vesicular
Spanish family
dominant
parkinsonisrn,
dementia,and
visual hallucinations of variable severity.Recently,other
PD—linked mutations
in genes encoding
paБайду номын сангаасkin,UCH—L1,and
氨酸残基被磷酸化¨51。AS过度磷酸化可能是AS异常聚
酸被赖氨酸替代;此外,基因的二倍体及三倍体也可导
致家族性PD 16.71。因此,AS基因作为遗传因素在家族性 PD发病中可能有重要作用。 AS和tau蛋白的相互关系 阿尔茨海默病(Alzheimer’S disease,AD)的病理特征
集的一个重要或必需的步骤。rab3ct是小分子G蛋白,在 DLB患者脑内观察到rab30t通过rab亲和蛋白与AS间接 结合,而该现象在正常脑内不出现¨61;在PD的脑干路易
完整活细胞内观察到AS与tau蛋白在细胞内除了细胞核 外大部分是共定位的,在靠近细胞膜的细胞质边缘,两 者的相互作用最强烈。A30P突变的AS与tau蛋白的相
球、纹状体和丘脑含量较高。,突触核蛋白在周围神经 系统,嗅上皮,卵巢肿瘤及乳腺肿瘤中表达。
AS基因突变与家族性PD PD是以静止性震颤,肌强直,运动迟缓及姿势步态 异常为临床特征的神经变性疾病。PD患者中绝大多数 为散发病例,仅10%为家族性PD。Polymeropoulos等"1 对一个意大利Contursi家族(常染色体显性遗传)进行家 系连锁分析,这个家系患者的临床表现符合典型的PD, 病理检查发现路易小体(Lewy body),发病年龄相对较 早,基因外显率达85%,属于单基因缺陷产生的PD临 床表型。对AS基因的外显子编码序列进行分析后发现, AS基因209位的鸟嘌呤变成了腺嘌呤,导致氨基酸序列 53位的丙氨酸被苏氨酸替代。除1例PD患者外,该家 族的其余患者均为AS基因错义突变(G209A,Ala53Thr) 的杂合体。该突变也在3个源于希腊的家族性PD中被 发现,并且发病年龄也相对较早,提示该突变很可能是
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中国临床神经科学2008年第16卷第5期
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0C一突触核蛋白及其在帕金森病发病中的可能机制

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萍,刘康永,蔡增林,刘春风
(苏州大学附属第二医院神经内科215004)
关键词a一突触核蛋白;帕金森病;Lewy体;
自噬
摘要0【-突触核蛋白(As)是Le、w体的重要组成成分。As基因定位于第4号染色体,其突变型与常染色体显性遗传性 帕金森病(PD)的发病密切相关。在PD中,AS出现了折叠错误和排列混乱。AS的聚集能力,特别是在氧化应激状态下, 被认为是其病理机制的核心,AS的异常聚集和降解障碍导致蛋白酶的抑制和多巴胺能神经元的死亡。因此,AS致病形 式对认识PD的发生有重要意义。
[文章编号】1008.0678(2008)05.0556—06
【中图分类号】R742.5
【文献标识码】A
[作者简介】张萍,女(1984一),汉族,四川省德阳市人.在读硕士生.主要从事帕金森病的基础和临床研究。 [通讯作者】刘春风,E—mail:liucf20@hotmail.COrll
万方数据
中国i临床神经科学2008年第16卷第5期
ZHANG Ping.UU Hospital of
Affiliated
KEY WORDS ABSTRACT
were
a-synuclein;Parkinson’s disease;Lewy body;autophagy The clinical features of Parkinson’S disease(PD)including tremor,rigidity,and bradykinesia
和PD发病过程中可能有某些共同的通路¨引。
AS的聚集
导致家族性PD的原因。Kruger等H1在研究192例散发性 PD患者和7个家族性PD患者时,在德国PD家系中发 现4例患者的基因的第3号外显子中存在另1个突变 (G80C,Ala30Pro)}Zarranz等睁1报道了一个西班牙PD/
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