14－3－3蛋白與突觸核蛋白磷酸化的研究進(jìn)展

陶瑞松， 王 偉

（合肥師范學(xué)院 生命科學(xué)系，安徽 合肥230601）

帕金森病（Parkinson disease，PD）是一種常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病，人們對(duì)其發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)還不明確。在PD病人的中腦黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元中存在路易小體（Lewy bodies，LBs），其主要成分是突觸核蛋白（α－Synuclein，α－SYN）所形成的聚集［1－2］。α－SYN的蛋白序列包括3個(gè)部分：（1）由1－60個(gè)氨基酸組成的氨基端，具有保護(hù)神經(jīng)元的作用，由5到6個(gè)不完全保守的重復(fù)區(qū)（KTKEGV）形成α－螺旋結(jié)構(gòu)；（2）由61－95個(gè)氨基酸組成的非淀粉樣蛋白結(jié)構(gòu)（non－amyloid component，NAC），目前認(rèn)為該區(qū)是形成聚集的關(guān)鍵；（3）由96－140個(gè)氨基酸組成的羧基端，在羧基端的氨基酸側(cè)鏈中含有與病理相關(guān)的酪氨酸和絲氨酸磷酸化結(jié)合位點(diǎn)［3］。

14－3－3蛋白是一類(lèi)在哺乳動(dòng)物中廣泛存在的高度保守的調(diào)控蛋白，與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)蛋白密切聯(lián)系，因它在DEAE－纖維素層析中的組分分布和在凝膠電泳中的遷移位置而得名。14－3－3蛋白由7個(gè)亞型組成（分別為β、ε、γ、η、σ、τ和ζ），各亞型之間形成同源或異源的二聚體［4］?，F(xiàn)已知14－3－3蛋白幾乎在哺乳動(dòng)物的所有組織中表達(dá)，在腦中的含量尤為豐富。14－3－3蛋白具有多種生物學(xué)功能，除了參與信號(hào)的傳導(dǎo)外，還包括調(diào)節(jié)程序性死亡、細(xì)胞周期進(jìn)程、細(xì)胞增殖等基本生命現(xiàn)象［5］。

1 14－3－3蛋白與突觸核蛋白相互作用

14－3－3蛋白是一個(gè)調(diào)控蛋白，在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起著關(guān)鍵性的作用。它能夠與包含有絲氨酸／蘇氨酸磷酸化結(jié)合位點(diǎn)的多種蛋白質(zhì)結(jié)合，從而直接參與調(diào)控激酶以及磷酸酶的活性，在蛋白質(zhì)的相互作用過(guò)程中發(fā)揮橋梁和紐帶的作用。同時(shí)14－3－3還可以結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子，以復(fù)合物的形式調(diào)控靶基因的表達(dá)。近年來(lái)14－3－3蛋白在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用越來(lái)越受到關(guān)注［6－7］。

α－SYN的氨基端與14－3－3蛋白的相似度超過(guò)40%，并且二者在空間結(jié)構(gòu)和功能上也具有一致性［8］。已有的研究表明14－3－3蛋白和α－SYN蛋白在路易小體中共存［9］。黃銀霞等人［10］利用免疫共沉淀、GST pull down和ELISA等方法證實(shí)α－SYN蛋白不僅能與原核細(xì)胞表達(dá)的14－3－3蛋白存在相互作用，而且能夠結(jié)合腦中的內(nèi)源性14－3－3蛋白。在體外培養(yǎng)的人腦神經(jīng)元實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)α－SYN蛋白與14－3－3蛋白可以形成蛋白復(fù)合物，該復(fù)合物能夠引起多巴胺能神經(jīng)元的死亡，從而參與了PD的發(fā)生過(guò)程［11］。

2 14－3－3蛋白與突觸核蛋白的磷酸化

在生命活動(dòng)中14－3－3蛋白通過(guò)參與蛋白質(zhì)的相互作用發(fā)揮著重要的調(diào)控功能。在14－3－3蛋白和靶蛋白相互作用中磷酸化修飾發(fā)揮了關(guān)鍵作用：首先14－3－3蛋白識(shí)別序列的產(chǎn)生通過(guò)磷酸化實(shí)現(xiàn)，其次磷酸化還可以對(duì)14－3－3蛋白和靶蛋白的結(jié)合發(fā)揮直接的調(diào)控作用。卜碧濤等人［12］證實(shí)了14－3－3蛋白家族與阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease，AD）患者腦組織中tau蛋白的異常磷酸化有密切聯(lián)系。

在PD中，α－SYN的磷酸化參與了路易小體的形成，通過(guò)病理樣本分析發(fā)現(xiàn)α－SYN蛋白的第129位絲氨酸（Ser129）被廣泛地選擇性地磷酸化，而在非PD患者中該位點(diǎn)磷酸化水平被證明是非常低的［5］，這些結(jié)果均說(shuō)明第129位絲氨酸的磷酸化在PD的發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。在PD的發(fā)病過(guò)程中α－SYN蛋白Ser129磷酸化為什么會(huì)出現(xiàn)由對(duì)照組的的低水平升高到PD狀態(tài)下的高水平，在這一過(guò)程中磷酸化發(fā)揮著什么樣的作用目前仍不十分清楚。Xu等［13］發(fā)現(xiàn)在PD患者的黑質(zhì)中α－SYN蛋白復(fù)合物的含量明顯上升，并伴有14－3－3蛋白的存在。由14－3－3蛋白的功能推測(cè)其參與了α－synuclein的磷酸化過(guò)程。

3 前景展望

在神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病過(guò)程中，致病蛋白的磷酸化在蛋白特性和功能的調(diào)節(jié)方面起著重要的作用。在阿爾茨海默?。ˋD）中由于tau蛋白被過(guò)度磷酸化，導(dǎo)致神經(jīng)原纖維纏結(jié)的產(chǎn)生［14］；在脊髓小腦共濟(jì)失調(diào)I型（SCA1）中，ataxin－1的第776位絲氨酸可以被蛋白激酶Akt磷酸化，對(duì)突變的ataxin－1核內(nèi)包涵體的形成以及產(chǎn)生神經(jīng)元毒性有重要的影響［15］；在亨廷頓舞蹈癥（HD）中，蛋白激酶Akt和Cdk5可以分別磷酸化致病蛋白huntingtin的第421位和第434位的絲氨酸，這兩個(gè)位點(diǎn)的磷酸化均可以使突變huntingtin所產(chǎn)生的神經(jīng)元毒性下降［16－17］。在齒狀核紅核蒼白球下部核萎縮癥（DRPLA）中，DRPLA 蛋白能夠被激酶JNK（c－Jun N－terminal kinase）磷酸化，同時(shí)減弱了JNK同突變的DRPLA蛋白結(jié)合力［18］。通過(guò)以上的描述我們可以看到神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病過(guò)程與致病蛋白的磷酸化緊密相關(guān)，而且對(duì)疾病的發(fā)病過(guò)程也存在明顯的影響。

眾所周知，蛋白質(zhì)翻譯后修飾使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，功能趨于完善，是導(dǎo)致蛋白質(zhì)活性改變的主要手段。而磷酸化作用是一種普遍存在的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，其底物被修飾的氨基酸殘基在激酶的作用下與一個(gè)磷酸基團(tuán)結(jié)合，從而調(diào)節(jié)相應(yīng)蛋白的功能以及特性。在14－3－3蛋白和靶蛋白相互作用中磷酸化修飾發(fā)揮了關(guān)鍵作用，而在PD中α－SYN蛋白的第129位絲氨酸（Ser129）幾乎全部處于磷酸化修飾狀態(tài)，因此認(rèn)為14－3－3蛋白在αsynuclein的磷酸化過(guò)程中可能扮演著重要的角色。

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