α―Syn寡聚体在帕金森症中的毒性及潜在生物标识物的功能分析.docVIP

α―Syn寡聚体在帕金森症中的毒性及潜在生物标识物的功能分析 　　摘要：中枢神经系统的蛋白聚集被认为是引起神经退行性疾病的重要特征。许多神经退行性疾病，包括帕金森症（PD），阿尔兹海默症（AD），都与特殊病原蛋白错折叠形成寡聚体相关，这些小分子蛋白的聚集体，可能是导致神经退行性疾病的潜在原因，α-synuclein（α-突触核蛋白，简称α-syn）蛋白被认为是导致PD的发病机理，然而，α-syn同样会形成特定的对细胞具有毒性的寡聚体结构，这些蛋白寡聚体对细胞的毒性作用，可能成为研究PD及相关混乱的新的临床诊断和处理策略。本文将讨论α-syn寡聚体在PD中的毒性机制，并且讨论其成为PD中生物标识物的可能性。 　　关键词：α-synuclein；寡聚体；生物标识物；毒性 　　突触核蛋白这一名词是在1988年首次被提出来的，它是一类新的含有140个氨基酸的膜蛋白，主要是从神经组织的突触前末端和神经元细胞核中分离出来的。突触核蛋白家族包括α-syn、β-syn和γ-syn三类高度同源的蛋白质，其中α-syn异常的聚集行为与帕金森病（PD）有一定的关系。当前，临床上对PD患者的诊断和治疗依赖于患者的基本运动面貌：休息性震颤，僵硬，运动徐缓，并且丧失姿势反射。该方法在疾病的早期阶段是有限的诊断方法中最好的，其准确率是可以达到90%。更重要的限制是与PD相关的神经退行性过程之前的约70%的神经元在腹侧中脑黑质在电机的特点是电机症状开始出现了。越来越多的认识确定非运动性的特征可以先于运动性特征，这可以为PD的治疗提供早期的诊断[1]。 　　在生理条件下，α-syn富集在突触前端被认为对神经传递素的弃放起重要作用，还具有保护神经终端不受伤害的功能[2]。在临床诊断之前，α-syn寡聚体可以作为个人PD鉴定的风险性因子。α-syn寡聚体的检查也可以监控疾病级数，并且对治疗作回应的标识。如果α-syn寡聚体毒性可以引起PD中神经元的死亡，那么，这些寡聚体在临床症状出现以前就已经呈现出来，这些呈现出来的特点就可以为PD患者的诊断提供重要的暗示。也就是说，α-syn蛋白寡聚体可能潜在生物标识物的功能。本文将讨论α-syn寡聚体潜在的毒性机制，并且在此基础上讨论PD病中α-syn蛋白寡聚体作为生物标识物的可能性，这将为PD早期阶段的诊断和治疗提供一定的参考。 　　1 α-Syn蛋白寡聚体 　　脑中α-syn主要的生理形式是未折叠的单体，α-syn在天然构象中却会呈α-螺旋的折叠四聚体结构，这种病源的α-syn蛋白从单体到包涵体，需要经过多级的过程，这与阿尔兹海默病中的β-淀粉样蛋白相似，起初都是因为蛋白的错折叠，导致寡聚体的形成并且最终形成纤维和包涵体。 　　N-端重复区域由氨基酸残基1-60组成，此区域为高度保守区，它包括6个两性的含11个氨基酸的重复序列，即KXKEGV。此区域为α-螺旋结构，由于区域里的赖氨酸分子之间存在静电吸引力，它能结合带负电的磷脂。所以，此区域也是α-syn与膜结合发生相互作用的重要区域。此外，N-端重复区域里还存在两个突变位点，它们分别是A30P和A53T，研究表明，这两个突变型使α-syn更容易发生聚集，形成寡聚体。处于α-syn中心区域的为非Aβ复合物区（NAC），这个区域也是α-syn区别于β-syn和γ-syn的特征区域，它由非极性链组成，主要与α-syn发生聚集和产生细胞毒性有关，研究发现，β-syn由于缺失NAC区域而不易发生聚集。此区域能促进α-syn发生聚集，形成β-片层结构，从而形成类似于Aβ的纤维。酸性C-端区域（残基96-140）包含15个羧化物，显酸性。在残基125-140这一小段区域里，包括4个磷酰化位点，它们分别是Tyr-125、-133、-136和Ser-129，这些位点有的可以被Src家族蛋白激酶磷酰化，有的也可以被G蛋白耦联受体磷酰化。研究表明，这写磷酰化位点可能与α-syn伴侣蛋白的行为有关[3]。 　　两个或多个单体的聚集会形成可溶性的寡聚体，也被称为原纤维，因为它是纤维形式的中间体，α-syn寡聚体最初的特点描述来自体外实验，α-syn自发形成聚集体，并且高浓度的α-syn更加容易发生聚集，原子力显微镜可以直接观察4～24 nm的寡聚体，各种各样的寡聚体形态被观察到，包括球状的、链状的、环形的、以及管状的寡聚体结构。在体外形成纤维后这些寡聚体消失，α-syn寡聚体形成过程与形态相似于体外形成的其它寡聚体，包括β-淀粉质蛋白及突变的亨廷顿蛋白，支持它们共同的聚集过程[4]。 　　2 α-syn寡聚体潜在的毒性机制及处理策略 　　2.1 α-Syn寡聚体的生理功能 生理条件下，α-syn可以通过与SNARE家族成员相互作用从而响突触小泡的释放；在病理条件下，α-