淀粉樣蛋白沉積和由tau蛋白構(gòu)成的神經(jīng)原纖維纏結(jié)是阿茲海默病（AD）最典型的病理特征。淀粉樣蛋白和tau蛋白導(dǎo)致AD發(fā)病的機制也一直是科學家們研究的重點。近日，由麻省總醫(yī)院（Massachusetts General Hospital，MGH）和約翰霍普金斯醫(yī)學院（Johns Hopkins School of Medicine）研究人員領(lǐng)導(dǎo)的最新研究發(fā)現(xiàn)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蛋白如何干擾大腦神經(jīng)元的細胞核與細胞質(zhì)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(diào)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(tǒng)中，擾亂這一交通過程會導(dǎo)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(dǎo)致AD中神經(jīng)元的功能失常和死亡?！?/span>
在這項研究中，科學家們利用從AD患者中獲取的神經(jīng)元和tau蛋白病理的細胞模型，對tau蛋白和組成核孔復(fù)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(gòu)成的NPC，它們是各種分子進出細胞核的通道。小分子通?？梢宰杂傻剡M出NPC，但是大分子需要與它們的受體和核孔蛋白相互作用，才能憑借主動運輸進出NPC。
研究人員發(fā)現(xiàn)，與AD相關(guān)的磷酸化tau蛋白能夠與一種名為Nup98的重要核孔蛋白相結(jié)合。而這一相互作用會導(dǎo)致Nup98錯誤地分布到細胞質(zhì)中。在細胞質(zhì)中的Nup98蛋白會促使tau蛋白形成神經(jīng)原纖維纏結(jié)。
▲Tau蛋白與Nup98結(jié)合導(dǎo)致tau蛋白聚集和核孔復(fù)合體功能失常（圖片來源：參考資料[2]）
另一方面，神經(jīng)元的NPC功能出現(xiàn)失常，導(dǎo)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(jīng)元細胞核中泄漏出來，而且細胞核的形狀和結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)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(xiàn)象。而抑制tau蛋白的過度表達會恢復(fù)細胞核中Ran蛋白的水平和核膜中的Nup98水平。
“這些發(fā)現(xiàn)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(xiàn)存的神經(jīng)元更好地發(fā)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
