突变型早老素与Alzheimer病

　　1995年Alzheimer病（AD）病因学研究又一新的重大发现公诸于世,即AD发病与突变型早老素(presenilin,PS)有关〔1,2〕。证据有5：（1）突变型PS可使β-淀粉样蛋白42 （βA42）产生增加，突变型PS-1羧基末端表位(epitope)在老年斑（SP）中被发现，神经元纤维缠结（NFT）可被高度特异性的抗突变型PS-1氨基末端抗体所标记;（2）突变型PS使神经元对去营养因子、βA等所致的细胞凋亡更为敏感或直接引起细胞凋亡;（3）突变型PS-1可抑制胆碱能表型表达,降低胆碱乙酰转移酶（ChAT）活性,从而损害学习记忆过程;（4）在早发型家族性AD患者中发现PS基因发生突变，随后在迟发型散发性AD患者中也发现有PS基因突变者；（5）应用定位克隆技术(positional cloning)证实,β淀粉样蛋白前体(APP)基因突变的AD患者仅占1%～3%,而PS基因突变的患者则高达40%～50%。以上事实充分表明，突变型PS与AD发病有关。现就PS研究的有关进展综述如下。

　　一、突变型PS的分子生物学研究

　　PS分为PS-1和PS-2,属进化保守基因家族成员。PS-1位于14号染色体(14 q 24.3)，PS-2位于1号染色体(1 q 31～q 42)。至今已发现PS-1有37个不同错义突变和1个框内剪接 点突变,而PS-2仅2个错义突变。最有效的突变是外显子9（δ9）剪除（splice-out）突变。最近PS-1又有3个新的突变位点被发现，它们是G209V、A426P和E120D。

　　PS mRNA编码的蛋白质类似整合跨膜蛋白,含467个氨基酸,相对分子质量为32 000;有8个跨膜域,在第6和第7个跨膜域之间有一个大的亲水环。有人制备了几种抗体，用荧光物质作标记，使培养的转染PS的完整DAMI细胞（American type culture collection,CRL9792）特异性染色，标记位于细胞膜外面的PS蛋白表位。结果表明，与预测的7个跨膜域局部图完全一致（类似视紫红质和β肾上腺素能受体的情况），而与已经报道的6个或8个跨膜地形所预期的完全不同〔3〕。PS基因组构(organization)和10个外显子所编码的PS-1和PS- 2非常相似,只是PS-1和PS-2各有不同的剪接方式,使它们尽管生物学功能相似,但并不一致。

　　在正常情况下，大脑PS-1在亲水环内经蛋白内水解酶裂解，形成相对分子质量为28 000的氨基末端片段（NTF）和18 000的羧基末端片段（CTF）。同时，有人研究了稳定地转染人类神经母细胞瘤细胞的PS-2蛋白的裂解位点，应用阴离子交换层析与亲和层析相结合的方法分离得到23 000的PS-2 CTF，并直接测序。结果显示，PS-2 CTF的氨基末端以第307残基开始，表明裂解发生在大亲水环近侧部分第306的赖氨酸和第307的亮氨酸之间。此位点与在PS-1蛋白所观察到的裂解位置接近。

　　近来发现，少部分PS通过caspase-3(一种与凋亡有关的半胱氨酸蛋白酶)处理，即在凋亡时PS-1和PS-2由caspase-3家族蛋白酶在正常裂解位点的远端裂解〔4〕，将PS -1裂 解为30 000和20 000两个稳定的片段。PS-2上的Volga-German突变会引起caspase-3 PS-2片段增加，但PS-1突变不会导致caspase-3 PS-1片段出现有意义的变化。

　　二、突变型PS的形态学研究

　　PS-1分布于所有脑区,包括海马、小脑和大脑皮质等，以神经元及其树突染色最强，神经胶质细胞和血管也有弱染色。在神经元中,新皮质的大锥体细胞、海马锥体细胞、基底前脑大神经元、脑干运动神经元和某些中间神经元染色特别强。免疫电镜显示,PS-1位于内质网亚区(subdomain)和高尔基体中间腔、某些膜包的转运小泡以及核膜和细胞膜表面。PS-1 和PS-2全长主要分布于内质网，而它们的NTF和CTF则主要位于高尔基体。就神经元的突起而言，PS-1和PS-2主要位于树突内，呈小囊泡结构，轴突内很少，但与PS-1相比，PS-2在轴突内更多〔5〕。

　　三、PS及突变型PS的功能

　　PS-1功能丧失的小鼠，胚胎不能存活，中轴骨骼不能形成，中枢神经系统发育不全，但PS-1突变体，如A246E，可改善这些现象，表明PS及其突变体均有促进胚胎生长发育的功能。PS和着丝点一样存在于核内膜的核浆面，提示PS在染色体组构及其分离方面可能起作用。在家族性AD，有缺陷的PS引起有丝分裂染色体错误分离，导致细胞凋亡和（或）21号染色体三倍体镶嵌〔6〕。

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