▎藥明康德/報導
澱粉樣蛋白沉積和由tau蛋白構成的神經原纖維纏結是阿茲海默病（AD）最典型的病理特徵。澱粉樣蛋白和tau蛋白導致AD發病的機制也一直是科學家們研究的重點。近日，由麻省總醫院（Massachusetts General Hospital，MGH）和約翰霍普金斯醫學院（Johns Hopkins School of Medicine）研究人員領導的最新研究發現了tau蛋白擾亂大腦細胞正常功能的新機制。在最新一期的《Neuron》期刊中，他們描繪了tau蛋白如何幹擾大腦神經元的細胞核與細胞質之間的交通。
「細胞核與細胞其它部分之間的交通是一個受到嚴格調控的過程，」這項研究的共同資深作者之一，MGH的Bradley Hyman博士說：「我們的研究揭示了tau蛋白損傷大腦細胞的新途徑。在其它系統中，擾亂這一交通過程會導致細胞功能失常甚至細胞死亡。因此，我們認為它可能也會導致AD中神經元的功能失常和死亡。」
在這項研究中，科學家們利用從AD患者中獲取的神經元和tau蛋白病理的細胞模型，對tau蛋白和組成核孔複合體（nuclear pore complex, NPC）的蛋白之間的相互作用進行了研究。細胞的核膜上存在著由30多種核孔蛋白構成的NPC，它們是各種分子進出細胞核的通道。小分子通常可以自由地進出NPC，但是大分子需要與它們的受體和核孔蛋白相互作用，才能憑藉主動運輸進出NPC。
研究人員發現，與AD相關的磷酸化tau蛋白能夠與一種名為Nup98的重要核孔蛋白相結合。而這一相互作用會導致Nup98錯誤地分布到細胞質中。在細胞質中的Nup98蛋白會促使tau蛋白形成神經原纖維纏結。
▲Tau蛋白與Nup98結合導致tau蛋白聚集和核孔複合體功能失常（圖片來源：參考資料[2]）
另一方面，神經元的NPC功能出現失常，導致很多原先無法進出的大分子能夠自由進出核孔。負責主動運輸大分子的Ran酶從神經元細胞核中洩漏出來，而且細胞核的形狀和結構也出現了變化。在過度表達tau蛋白的小鼠模型中，研究人員也觀察到了類似的現象。而抑制tau蛋白的過度表達會恢復細胞核中Ran蛋白的水平和核膜中的Nup98水平。
「這些發現讓人興奮的一點是，如果我們可以阻斷tau蛋白和核孔之間的相互作用，這可能讓患者大腦中現存的神經元更好地發揮它們的功能。這將是我們下一步的努力方向之一。」Hyman博士說。
參考資料：
[1] Alzheimer's-associated tau protein disrupts molecular transport within neurons. Retrieved September 5, 2018, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-09/mgh-atp083018.php
[2] Eftekharzadeh,et al., (2018). Tau Protein Disrupts Nucleocytoplasmic Transport in Alzheimer’s Disease. Neuron, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2018.07.039