研究人員使用新的方法來研究細胞攝取澱粉樣蛋白的機制

赴美看病服務機構和生元國際了解到，阿爾茨海默病的特徵之一是澱粉樣斑塊的形成——一種叫做澱粉樣蛋白的粘性團塊——在大腦神經元之間聚集。

然而，人們的注意力越來越多地從這些不溶性斑塊轉向可溶性澱粉樣蛋白的形式，這些澱粉樣蛋白可以進入神經元，具有高度的神經毒性。

加州大學聖克魯茲分校的研究人員進行的一項新研究確定了澱粉樣蛋白的一個片段，該片段被參與神經吸收這種有毒肽的受體識別。

研究人員使用了一種新的方法來研究細胞攝取-澱粉樣蛋白的機制。他們的研究結果發表在11月2日的《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上，表明針對這一過程的研究可能是一種很有前途的阿爾茨海默病藥物開發方法。

澱粉樣蛋白在細胞內有毒的方式有很多種，所以如果我們能阻止神經元對它的攝取，不是很好嗎?這是我們可以瞄準的途徑。」

Jevgenij Raskatov，研究通訊作者，加州大學聖克魯茲分校化學和生物化學助理教授

在新的研究中，拉斯卡託夫與聯合通訊作者格倫·米爾豪澤(UCSC的化學和生物化學傑出教授)合作，研究澱粉樣蛋白與細胞朊病毒蛋白的相互作用。Millhauser的實驗室研究朊病毒蛋白的結構和功能。朊病毒蛋白是一種膜蛋白，存在於各種細胞表面，包括大腦中的神經元。

其他研究人員之前的研究表明，正常的細胞朊蛋白(不是導致朊蛋白疾病的異常變異)與澱粉樣蛋白團結合，參與攝取和神經毒性。

由研究生亞歷杭德羅·福利和博士後研究員格雷厄姆·羅斯曼領導的UCSC研究人員試圖測試朊病毒蛋白是否也作為一種受體來吸收澱粉樣蛋白的可溶性形式，並確定澱粉樣蛋白與受體結合的位置。

研究人員採用了一種基於Raskatov實驗室先前工作的方法，利用澱粉樣蛋白的鏡像版本來表明細胞攝取主要是由細胞表面的受體介導的。在早期的研究中，研究人員比較了攝取天然澱粉樣蛋白和合成澱粉樣蛋白的情況。合成澱粉樣蛋白中蛋白質的胺基酸原子的排列與自然排列成鏡像。

這種重新排列會微妙地改變蛋白質的結構，從而幹擾其與受體的結合。因此，細胞對鏡像蛋白的攝取大大減少的發現，指向了受體介導的攝取。

澱粉樣蛋白可以有不同的長度，但毒性最大的是42個胺基酸的長度。為了分離與受體結合有關的部位，研究人員創建了一個由胺基酸1到16或1到30組成的澱粉樣蛋白肽段庫。對於每個片段，他們分別用天然胺基酸(「L立體異構體」)和鏡像胺基酸(「D立體異構體」)製作了一個版本。

在對文庫中所有的肽進行細胞攝取測試後，他們發現胺基酸1-30與全長澱粉樣蛋白具有相同的立體選擇性，L型的攝取比D型大得多。此外，這個片段是完全可溶的，不會形成聚集物，因為它缺少了澱粉樣蛋白聚集成團和原纖維的長疏水區域。

「由於澱粉樣蛋白的縮短，我們能夠將細胞攝取與聚集分離，這為我們研究攝取提供了一個很好的模型，」拉斯卡託夫說。

通過評估在有和沒有朊蛋白的細胞中澱粉樣蛋白的攝取，研究人員首次證明了朊蛋白在細胞攝取可溶性澱粉樣蛋白中的作用，這與其對澱粉樣蛋白的L立體異構體的選擇性一致。

非聚集性澱粉樣蛋白1-30段顯示了同樣的朊病毒依賴攝取和立體選擇性。研究人員還使用核磁共振光譜技術來收集有關澱粉樣蛋白與細胞朊病毒蛋白結合過程中相互作用的詳細信息。

他們的發現表明，澱粉樣蛋白在細胞表面的結合，導致其內化，主要是由於胺基酸序列1-30，而不是聚集狀態。當澱粉樣蛋白分子開始聚集時，它們形成「寡聚體」，由一小部分粘在一起的分子組成，這些分子仍然是可溶的，可以被神經元吸收。

這些可溶性低聚體越來越被認為是澱粉樣蛋白的形式，它觸發了導致阿爾茨海默病的病理過程，但有許多不同的聚集形式。