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導致神經病變的Tau蛋白纏繞,究竟如何損害了神經?
文/陳根
微管相關蛋白tau(microtubule-associated protein-tau,MAPT)是神經系統(tǒng)內神經元表達最高水平的蛋白質,對穩(wěn)定神經元微管系統(tǒng)、調控神經細胞生長發(fā)育、以及神經傳導功能等具有重要作用。可以說,tau蛋白是維持神經元生存和功能的必需物質。
然而,在病理條件下,tau蛋白可實施各種翻譯后修飾,包括磷酸化、乙酰化、糖基化、甲基化、類泛素化、裂解、構象改變、寡聚化和聚集,在胞內形成神經原纖維纏結(neurofibrillary tangles,NFTs)。這些機制則可以損壞神經元和膠質細胞,導致其功能障礙、以及神經細胞變性。
其中,Tau蛋白病就是一組神經變性病,特征為神經元或膠質細胞內病理性tau蛋白異常聚集、沉積;細胞內tau免疫反應性的異構體成分、形態(tài)學和解剖學分布具有明顯異質性,所致臨床認知和運動功能障礙表現既有相似和重疊、又具各自傾向特征。阿爾茨海默癥(老年癡呆癥)就是最具有代表的Tau蛋白病。

阿爾茲海默癥最主要的特征有兩種:第一種特征是細胞產生的細胞外異常沉積形成的老年斑(β-淀粉樣蛋白堆積形成)。另一種特征則是老年癡呆患者腦內神經元纖維會形成纏繞,從而影響大腦功能。
雖然早在一個世紀以前,科學家們就發(fā)現了tau蛋白聚集體的存在,但是迄今為止,tau蛋白聚集體在細胞中的作用仍然未能得到完全澄清。
現在,來自美國科羅拉多大學博爾德分校的研究人員稱,他們發(fā)現,tau蛋白聚集體不僅會在細胞內部吞噬核糖核酸(RNA),還會干擾一種名為RNA剪接的重要機制,從而影響細胞的蛋白質合成過程。
在這項研究中,研究人員從培養(yǎng)的細胞系和患有阿爾茨海默病類似癥狀的小鼠大腦中分離出tau蛋白聚集體,之后利用基因測序技術來確定內部包含的成分。并且首次證實,tau蛋白聚集體中含有RNA,而RNA又是與細胞正常合成蛋白質有關的關鍵性單鏈分子。
此外,研究人員還發(fā)現,tau蛋白會與被稱為核斑點的細胞結構相互作用,隔離并置換其中的蛋白質,并破壞RNA剪接過程。纖維狀聚合的tau蛋白不但破壞了核斑點,還從核斑點里抓取RNA和蛋白碎片,并送入tau蛋白聚集體里,一起進入細胞質。
這意味著,干擾mRNA的剪接的tau蛋白將會影響細胞合成蛋白質的正常功能。而在進一步的研究中,研究人員也證實了這種類型的剪接缺陷在tau蛋白病患者腦內普遍存在。
當然,神經變性病中,不同疾病可有相同或不同解剖區(qū)域受累;隨疾病進展,受累解剖區(qū)域逐漸擴大;而臨床表現主要由受累解剖區(qū)域決定,相關病理變化則起次要作用。復雜的神經機制也導致各疾病臨床癥狀復雜多樣,但這些遞增的了解也將為學界提供更多的機制和研發(fā)路徑,以更大限度為治療疾病創(chuàng)造可能。
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