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Tau蛋白:微管系统的关键与阿尔茨海默症的关联

时间:2025-02-12 11:27:39
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Tau蛋白

引言

Tau蛋白,作为一种微管相关蛋白,在神经细胞的微管系统中发挥着至关重要的作用。它不仅参与微管的形成和稳定,还在神经元的多种功能中扮演关键角色。然而,Tau蛋白的异常修饰,尤其是异常磷酸化,与阿尔茨海默症(AD)等神经退行性疾病密切相关。本文将详细介绍Tau蛋白的正常功能、异常修饰及其在阿尔茨海默症中的作用,以及潜在的治疗策略。

Tau蛋白的正常功能

Tau蛋白是微管系统中含量最高的微管相关蛋白,其主要功能包括:
  1. 促进微管蛋白聚合:Tau蛋白与微管蛋白结合,促进其聚合形成微管。
  2. 维持微管稳定性:Tau蛋白与形成的微管结合,降低微管蛋白分子的解离,并诱导微管成束,从而维持微管的稳定性。
正常人中,由于Tau蛋白mRNA剪辑方式不同,可表达出6种同功异构体。Tau蛋白为含磷酸基蛋白,正常成熟脑中Tau蛋白分子含2~3个磷酸基。

Tau蛋白的异常修饰

Tau蛋白异常磷酸化

在阿尔茨海默症患者脑中,Tau蛋白的异常磷酸化是一个显著特征。具体表现为:
  1. 异常磷酸化程度增加:AD患者脑中Tau蛋白总量多于正常人,且正常Tau蛋白减少,而异常过度磷酸化Tau蛋白大量增加。每分子Tau蛋白可含5~9个磷酸基。
  2. 功能丧失:异常磷酸化的Tau蛋白与微管蛋白的结合力仅为正常Tau蛋白的1/10,丧失了促进微管装配形成的生物学功能,并丧失维持微管稳定的作用。
  3. 微管解聚:异常磷酸化的Tau蛋白(PHF-Tau)与微管蛋白竞争结合正常Tau蛋白及其他大分子微管相关蛋白,并从微管上夺取这些蛋白,导致微管解聚,破坏正常的微管系统。
  4. 形成PHF/NFT结构:异常磷酸化的Tau蛋白自身聚集成PHF/NFT结构,进一步导致神经元功能损伤。

蛋白磷酸酯酶与Tau蛋白磷酸化

内源性磷酸酯酶在限制AD患者脑Tau蛋白异常过度磷酸化方面起关键作用。具体表现为:
  1. 磷酸酯酶活性降低:AD患者脑中磷酸酯酶PP-2A、PP-2B、PP-1活性均低于正常老人。
  2. PHF-Tau抵抗磷酸酯酶:PHF-Tau具有抵抗磷酸酯酶的作用,进一步加剧Tau蛋白的异常磷酸化。
  3. 恢复Tau蛋白功能:用PP-2A、PP-2B或PP-1使AD p-Tau脱磷酸基,可一定程度恢复Tau蛋白促进微管组装的作用。

蛋白激酶与Tau蛋白磷酸化

多种蛋白激酶参与Tau蛋白的异常磷酸化,但不能肯定蛋白激酶活性在AD脑中显著增强。具体表现为:
  1. 多种蛋白激酶参与:体外促进Tau蛋白发生磷酸化的蛋白激酶有多种,AD发生时可能有几种蛋白激酶参与Tau蛋白的异常过度磷酸化。
  2. 激酶活性变化:尽管蛋白激酶活性在AD脑中可能没有显著增强,但其参与Tau蛋白异常磷酸化的作用不容忽视。

Tau蛋白异常糖基化

在AD脑中,过度磷酸化的AD P-Tau或PHF-Tau还存在与糖分子有关的异常修饰。具体表现为:
  1. 糖基化修饰:由特异糖基转移酶催化糖基连接于Tau蛋白,该糖基可被特异糖苷酶水解除去;另外,Tau蛋白分子富含的赖氨酸被细胞内糖分子不可逆非酶促修饰,产生不溶性抗酶解的交连体分子(AGFs)。
  2. 修饰相互作用:Tau蛋白的异常磷酸化修饰与PHF/NFT的形成和维持其稳定性有关;而糖基化修饰作用是维持PHF/NFT的周期性螺旋结构的稳定。两种修饰相互作用促进PHF/NFT结构最终形成。
  3. 氧应激和细胞因子表达:Tau蛋白的糖基化导致分子间广泛交连,可引起氧自由基产生的氧应激,后者促进β-AP释放及细胞因子表达增加。

Tau蛋白与阿尔茨海默症

阿尔茨海默症(AD)是一种常见的神经退行性疾病,其主要病理特征包括:
  1. β-淀粉样蛋白沉积:β-淀粉样蛋白在神经元细胞外异常沉积形成的老年斑。
  2. Tau蛋白异常磷酸化:Tau蛋白的异常磷酸化所形成的神经元纤维缠结(NFTs)。
近年来的研究表明,Tau蛋白的异常磷酸化所导致的聚集与AD的相关性更高。具体表现为:
  1. Tau蛋白含量变化:AD患者脑中存在大量异常Tau蛋白,Tau蛋白异常修饰、含量变化对临床AD病理发生有重要作用。
  2. 血浆脑脊液Tau蛋白水平:AD患者血浆、脑脊液(CSF)中Tau蛋白水平显著增高。用CSF中Tau蛋白含量增高诊断AD,其敏感性为82%,特异性达70%。如同时测出CSF中Tau蛋白水平增加及β-AP42水平降低,对AD诊断的特异性可达70%~90%。

抑制Tau蛋白特异修饰作用

由于Tau蛋白的异常修饰涉及多种酶,可在此基础上发展新的治疗AD药物。具体策略包括:
  1. 磷酸酯酶及激活剂:应用磷酸酯酶及该酶激活剂类药物,降低Tau蛋白磷酸化过程,可能对AD患者的神经元纤维退化有抑制甚至逆转的作用。
  2. 特异糖苷酶:考虑用分解糖基的特异糖苷酶,限制Tau蛋白的异常糖基化。

结论

Tau蛋白在微管系统中发挥着关键作用,其异常修饰,尤其是异常磷酸化,与阿尔茨海默症的发生发展密切相关。通过深入研究Tau蛋白的异常修饰机制,开发针对性的治疗策略,有望为AD患者提供新的治疗途径。

 

名称 货号 规格
Phospho-Tau (Thr181) (D9F4G) Rabbit mAb 12885S 100ul
Tau (phospho T181) Mouse mAb (SDT-200-9) S0B3157-0.1mg 0.1mg
Tau (Tau-13) sc-21796 200μg/ml
Tau Recombinant Rabbit mAb (SDT-171-67) S0B3060-0.1mg 0.1mg