E3泛素連接酶在阿爾茨海默病中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

張晶晶 王亞琦 王培昌

阿爾茨海默病(Alzheimer disease，AD)，又稱老年性癡呆，是一種以進(jìn)行性認(rèn)知能力下降，記憶力衰退并伴有人格改變?yōu)橹饕R床表現(xiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)退行性病變。AD主要影響老年人，由于人口老齡化，目前全世界約有4400萬人患有AD。預(yù)計(jì)到2050年，患該病人數(shù)將達(dá)目前兩倍以上，這將給人類、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)帶來巨大的負(fù)擔(dān)[1]。盡管經(jīng)過了幾十年的研究，目前仍無有效逆轉(zhuǎn)AD進(jìn)程的方法[2]。AD患者的病理特點(diǎn)包括腦內(nèi)大量的神經(jīng)元凋亡和神經(jīng)炎癥，以及細(xì)胞外沉積的老年斑(senile plaques，SPs)和細(xì)胞內(nèi)的神經(jīng)纖維纏結(jié)(neurofibrillary tangles，NFTs)。SPs的主要成分是β-淀粉樣蛋白(amyloid-β，Aβ)，來源于淀粉樣前體蛋白(amyloid precursor protein，APP)。NFTs是由于Tau蛋白過度磷酸化所產(chǎn)生的。AD的病因十分復(fù)雜，關(guān)于其疾病機(jī)制的理論學(xué)說眾多。雖然到目前為止AD 發(fā)病的確切機(jī)制尚未闡明，但近年來研究人員發(fā)現(xiàn)在 AD 患者腦中不溶性蛋白質(zhì)的積聚可能與泛素-蛋白酶體系統(tǒng)(ubiquitin-proteasome system，UPS)密切相關(guān)。此外，AD初期患者腦內(nèi)蛋白降解缺陷會(huì)引起突觸功能障礙，UPS在突觸的正?；顒?dòng)中也起著關(guān)鍵作用[3]。

UPS又稱泛素-蛋白酶體途徑(ubiquitin-proteasome pathway，UPP)，是一種常見的翻譯后調(diào)控機(jī)制，負(fù)責(zé)正常和病理狀態(tài)下蛋白質(zhì)的降解。研究表明，由蛋白酶體介導(dǎo)的清除神經(jīng)系統(tǒng)中錯(cuò)誤折疊或損傷的蛋白質(zhì)對(duì)維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)具有重要意義[4]，并且在調(diào)控細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡中也起著關(guān)鍵作用[5-6]。同時(shí)，泛素信號(hào)也參與許多細(xì)胞過程，如自噬、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、蛋白質(zhì)的定位等[7]。更重要的是，最近的研究表明，UPS功能障礙與AD密切相關(guān)[8]。UPS主要由泛素(ubiquitin)以及一系列酶組成，主要包括泛素激活酶(ubiquitin-activating enzymes，E1s)、 泛素結(jié)合酶(ubiquitin-conjugating enzymes，E2s)和E3泛素連接酶(E3 ubiquitin ligases)以及26S蛋白酶體[9]。泛素是真核細(xì)胞中高度保守的一種修飾分子，由76個(gè)氨基酸組成，通過一系列酶促反應(yīng)(包括 E1s、 E2s和 E3泛素連接酶)共價(jià)結(jié)合并標(biāo)記靶蛋白底物。隨后，在大多數(shù)情況下，修飾的底物蛋白被26S蛋白酶體復(fù)合物識(shí)別并降解[10]。其中E3泛素連接酶既可以決定靶蛋白的特異性識(shí)別，又可以作為橋梁將活化的泛素分子從E2s直接轉(zhuǎn)移到靶蛋白，是整個(gè)泛素化過程中最為關(guān)鍵的酶。因此，本文將對(duì)E3泛素連接酶在AD發(fā)病中的作用機(jī)制的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 泛素化與E3泛素連接酶

1.1 泛素化泛素化是一種重要的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，其通過對(duì)蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、定位、活性以及相互作用的調(diào)控，廣泛參與了各種生理過程，包括細(xì)胞增殖、凋亡、內(nèi)吞、DNA損傷修復(fù)以及免疫應(yīng)答等[11]。泛素化是通過E1s、E2s和E3泛素連接酶的連續(xù)級(jí)聯(lián)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。首先，在ATP供能的情況下E1s的半胱氨酸殘基與泛素C端賴氨酸殘基之間形成高能硫酯鍵，從而活化泛素分子。然后，激活的泛素與E2s的半胱氨酸殘基連接。最終，激活的泛素在E3泛素連接酶的作用下被轉(zhuǎn)移到靶蛋白上。泛素分子全長(zhǎng)包含7個(gè)賴氨酸殘基(Lys6、 Lys11、 Lys27、 Lys29、 Lys33、 Lys48和 Lys63)、1個(gè)N端甲硫氨酸殘基(Met1)和1個(gè)C 端的甘氨酸殘基(Gly)，被泛素化的蛋白質(zhì)因其連接泛素的數(shù)量不同以及多聚泛素鏈位點(diǎn)的不同，經(jīng)不同信號(hào)途徑處理，功能也不盡相同[9]。如果只有單一泛素分子被轉(zhuǎn)移到靶蛋白上，則稱為單泛素化；如果靶蛋白的多個(gè)賴氨酸殘基同時(shí)被單一泛素分子標(biāo)記稱為多泛素化；而能夠?qū)畏核鼗陌械鞍走M(jìn)行泛素鏈的延伸則稱為多聚泛素化。其中，有關(guān)第48號(hào)賴氨酸(K48)和第63位氨基酸(K63)位點(diǎn)多聚泛素化的研究最為廣泛。蛋白質(zhì)的多聚泛素鏈發(fā)生在泛素的K48主要與蛋白質(zhì)降解有關(guān)；若發(fā)生單泛素化或在泛素的K63形成多聚鏈則主要參與蛋白質(zhì)的內(nèi)吞、轉(zhuǎn)運(yùn)等活動(dòng)[12]。

1.2 E3泛素連接酶E3泛素連接酶，又稱泛素連接酶，是一類能夠?qū)⒎核胤肿舆B接到底物蛋白的某個(gè)賴氨酸上的酶，在泛素化的一系列酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng)當(dāng)中，它們可以特異性識(shí)別底物蛋白，還介導(dǎo)了泛素分子由E2s轉(zhuǎn)移到底物蛋白的整個(gè)過程，在泛素化系統(tǒng)活性的調(diào)控中起著最重要的作用[7]。E3泛素連接酶參與泛素化底物蛋白的作用機(jī)制見圖1。人體內(nèi)表達(dá)600余種E3泛素連接酶，它們以特定規(guī)則結(jié)合不同底物蛋白，從而參與其泛素化過程[13]。

根據(jù)這些E3泛素連接酶的分子結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制，其可分為HECT(homologous to E6-associated protein 1 carboxy terminus)結(jié)構(gòu)域家族、RING(really interesting new gene)結(jié)構(gòu)域家族和U-box結(jié)構(gòu)域家族3大亞型[14]。其中，HECT家族的E3泛素連接酶利用保守的半胱氨酸接受由E2s轉(zhuǎn)移來的泛素分子，再將其轉(zhuǎn)移到底物蛋白上，而含有RING和U-box結(jié)構(gòu)域的E3泛素連接酶都可以與E2s相互作用從而將泛素直接從E2s轉(zhuǎn)移到底物蛋白將其泛素化修飾。這種酶促性質(zhì)以及其特異性底物識(shí)別的功能使得E3泛素連接酶能夠成為AD潛在的治療靶點(diǎn)。

2 E3泛素連接酶在AD中的作用

2.1 E3泛素連接酶通過參與泛素化APP減少Aβ的產(chǎn)生AD患者腦中由于Aβ的異常聚集而形成腦內(nèi)淀粉樣斑塊，研究顯示，在AD患者腦中，當(dāng)未折疊或錯(cuò)誤折疊的APP蛋白增多時(shí)，最后由UPS降解這些蛋白，從而減少Aβ的產(chǎn)生，進(jìn)而減少AD患者腦內(nèi)淀粉樣斑塊的沉積，所以E3泛素連接酶同樣也是APP泛素化過程中最為關(guān)鍵的酶。

3-羥基-3-甲基戊二酰還原降解酶(Hrd1p/Der3p，HRD1)是一種E3泛素連接酶，其定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在新膜結(jié)構(gòu)的合成、分泌蛋白的加工、糖基化和二硫鍵的形成過程中起著功能性作用[15]。如果體內(nèi)出現(xiàn)氧化應(yīng)激或鈣離子穩(wěn)態(tài)失衡的情況，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中錯(cuò)誤折疊或未折疊的蛋白質(zhì)就會(huì)增多，進(jìn)而引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)降解途徑(ER-associated degradation，ERAD)，最終由UPS降解清除這些蛋白質(zhì)，而E3泛素連接酶HRD1可以促進(jìn)因內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激產(chǎn)生的大量未折疊蛋白的降解。越來越多的證據(jù)表明，HRD1在腦神經(jīng)元內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的質(zhì)量控制中起著重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)在AD 患者大腦皮層中 HRD1的蛋白水平顯著降低，且HRD1可以促進(jìn) APP 的泛素化和降解，使Aβ 的產(chǎn)生減少，而 HRD1的缺失會(huì)導(dǎo)致APP 積累和 Aβ 生成增加，加速AD疾病進(jìn)展[15]。F-box和富含亮氨酸重復(fù)蛋白2(F-box and leucine rich repeat protein 2，F(xiàn)BL2)是Skp1-Cullin1-F-box蛋白(SCF)E3泛素連接酶復(fù)合物的一個(gè)組成部分，可通過自身F-box結(jié)構(gòu)域和富含亮氨酸的重復(fù)區(qū)參與對(duì)底物蛋白泛素化的調(diào)控，在AD患者大腦中FBL2表達(dá)水平下降。FBL2能夠與APP的羧基端特異性結(jié)合促進(jìn)APP泛素化，進(jìn)而調(diào)節(jié)APP代謝，降低神經(jīng)細(xì)胞中Aβ的分泌量[16]。此外，由于APP從質(zhì)膜內(nèi)吞進(jìn)入內(nèi)體，然后被β-分泌酶(β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1，BACE1)和γ-分泌酶切割是Aβ產(chǎn)生的主要途徑之一，而FBL2可以通過抑制APP的內(nèi)吞作用使脂筏中APP蛋白含量降低，增加了質(zhì)膜表面APP的數(shù)量，減少BACE1裂解APP，可減少Aβ的產(chǎn)生。

注：E1：泛素激活酶；E2：泛素結(jié)合酶；E3：E3泛素連接酶；Ub：泛素；26S：26S蛋白酶體 圖1 E3泛素連接酶參與泛素化底物蛋白的作用機(jī)制示意圖：首先，E1在ATP供能的條件下，其半胱氨酸殘基與泛素結(jié)合并激活泛素分子。然后，活化的泛素通過硫酯鍵與E2的活性半胱氨酸位點(diǎn)結(jié)合。隨后，E3泛素連接酶完成泛素從E2到底物蛋白的轉(zhuǎn)移。最終，泛素標(biāo)記的底物蛋白被26S蛋白酶體識(shí)別并降解。在這三種酶中，E3泛素連接酶是底物蛋白泛素化過程中最為關(guān)鍵的酶

有研究表明，AD1/FBL2轉(zhuǎn)基因小鼠海馬神經(jīng)元中Aβ的蓄積明顯減少[16]，故增強(qiáng) FBL2功能有望成為 AD 的一種新的治療策略，可促進(jìn)神經(jīng)元內(nèi)Aβ的減少。除HRD1和FBL2以外，還有其他E3泛素連接酶也具有相同的作用。熱休克蛋白70羧基末端相互作用蛋白(carboxyl terminus of the Hsp70 interacting protein，CHIP)是一種無處不在的細(xì)胞質(zhì)蛋白，在多個(gè)物種中結(jié)構(gòu)保守，在大腦、心臟和肌肉中高度表達(dá)。CHIP的N端有三個(gè)四肽重復(fù)區(qū)，它們可與熱休克蛋白(heat shock proteins，HSPs)70/90和其他分子伴侶蛋白，包括 Hip、Hop、Cyclophilin 40、FKBP52和Bag1磷酸酶5相互作用。CHIP的C末端包含一個(gè)RING結(jié)構(gòu)域，這是其E3泛素連接酶的活性位點(diǎn)，故CHIP可以通過重新折疊和降解錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)來控制蛋白質(zhì)的代謝。在AD患者腦中，CHIP參與了APP以及Aβ的降解。CHIP的過度表達(dá)一方面可以通過改變APP蛋白的成熟速率來穩(wěn)定其表達(dá)水平，并誘導(dǎo)APP蛋白的正確折疊，另一方面，CHIP也促進(jìn)APP與泛素分子的結(jié)合，為其進(jìn)一步降解做準(zhǔn)備。此外，CHIP可與多個(gè)HSPs結(jié)合形成復(fù)合物，降低SH-SY5Y 神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞和皮層原代神經(jīng)元Aβ42肽的水平[17]。

衰老是導(dǎo)致AD的高危風(fēng)險(xiǎn)因素之一。65歲以后患 AD 的風(fēng)險(xiǎn)每5年增加1倍。衰老可以加速E3泛素連接酶Mahogunin(MGRN1)的損失[18]。MGRN1在細(xì)胞和神經(jīng)元保護(hù)中發(fā)揮重要作用：即它可以對(duì)抗胞漿蛋白和多聚谷氨酰胺神經(jīng)毒性聚集體，保護(hù)神經(jīng)元免受氧化和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的損害[19]。此外，MGRN1表達(dá)可以延遲APP的成熟。正常情況下，MGRN1將APP隔離在高爾基體，使得轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞表面或進(jìn)入內(nèi)體/溶酶體室被BACE1裂解的APP減少，延緩APP的加工過程，最終減少Aβ 肽釋放到細(xì)胞外[18]。因此，神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)中降低 MGRN1水平會(huì)導(dǎo)致 Aβ 肽釋放增加。

以上研究均表明E3泛素連接酶通過抑制APP的淀粉樣裂解途徑，從而減少Aβ相關(guān)的神經(jīng)元功能障礙，是APP加工和轉(zhuǎn)運(yùn)的強(qiáng)有力的調(diào)節(jié)因子。

2.2 E3泛素連接酶參與調(diào)節(jié)神經(jīng)元凋亡和突觸功能障礙神經(jīng)元凋亡和突觸功能障礙是AD的突出特征。一些E3泛素連接酶功能異?？梢詫?dǎo)致相關(guān)蛋白的穩(wěn)態(tài)失調(diào)，進(jìn)而影響突觸結(jié)構(gòu)功能，以及神經(jīng)元穩(wěn)態(tài)和信號(hào)傳遞功能，促進(jìn)神經(jīng)元凋亡。

突觸功能障礙是AD記憶損害的原因之一[20]。支架蛋白 PSD-95定位于突觸后致密區(qū)( post-synaptic densities，PSDs)，在調(diào)節(jié)興奮性突觸信號(hào)傳導(dǎo)中起重要作用[21]。PSD-95和相關(guān)支架蛋白 PSD-93的缺失或失調(diào)會(huì)損害突觸功能，從而影響學(xué)習(xí)和記憶[22]。已有報(bào)道，在人類 AD 患者和 AD 小鼠模型中PSD-95和 PSD-93水平降低[23-24]，提示突觸功能障礙是 PSD 支架蛋白成分穩(wěn)態(tài)失調(diào)的結(jié)果。UPS可以調(diào)節(jié)PSD-93/PSD-95的代謝[25]。UPS 對(duì)于調(diào)節(jié)神經(jīng)元內(nèi)的蛋白質(zhì)環(huán)境，特別是調(diào)節(jié)突觸后致密區(qū)內(nèi)環(huán)境至關(guān)重要[26]。E3泛素連接酶鼠雙微體2(murine double minute 2，MDM2)可以介導(dǎo) PSD-93和PSD-95的降解，UPS依賴性的PSD成分失調(diào)在 AD 發(fā)病機(jī)制中扮演重要角色。有研究表明，RPS23RG1是一種跨膜蛋白，通過與腺苷酸環(huán)化酶的相互作用，可同時(shí)抑制Aβ和tau 過度磷酸化的產(chǎn)生，且RPS23RG1可以通過減少M(fèi)DM2依賴的PSD-93/PSD-95降解來使AD的突觸功能失調(diào)恢復(fù)[27]。在AD等神經(jīng)退行性疾病中，終末分化的神經(jīng)元細(xì)胞周期受到抑制對(duì)于維持神經(jīng)元穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，其異常激活會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞周期重返，從而導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡(cell cycle re-entry that causes neuronal apoptosis，CRNA)。Itch是神經(jīng)前體細(xì)胞表達(dá)發(fā)育調(diào)控蛋白4(neural precursor cell expressed developmentally down-regulated 4，NEDD4)家族的 E3泛素連接酶[28]，它主要通過促進(jìn)神經(jīng)元中TAp73的降解來實(shí)現(xiàn)對(duì)CRNA的調(diào)控。TAp73可以調(diào)節(jié)microRNA-34a的表達(dá)，microRNA-34a在神經(jīng)元分化和神經(jīng)突生長(zhǎng)中起重要作用。在AD中，Aβ42可以通過異常激活c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)信號(hào)通路導(dǎo)致E3泛素連接酶Itch過度磷酸化，被異常修飾的Itch會(huì)進(jìn)一步泛素化降解TAp73，使神經(jīng)元細(xì)胞周期發(fā)生重返[29]，重要的神經(jīng)元細(xì)胞周期蛋白表達(dá)異常，最終導(dǎo)致神經(jīng)元的凋亡，加快AD的疾病進(jìn)展。

環(huán)指蛋白(ring finger protein，RNF)182是E3泛素連接酶RNF183家族中的成員之一，其最初被確定為AD患者死后大腦中的一個(gè)上調(diào)基因，通常在神經(jīng)系統(tǒng)中選擇性表達(dá)，如大腦皮層、海馬、小腦和脊髓，在心臟、肝臟、腎臟和骨骼肌中不表達(dá)。RNF182在AD患者腦中表達(dá)增加。RNF182在分化的人多潛能畸胎瘤干細(xì)胞(ntera2，NT2)中表達(dá)，并且在缺氧和葡萄糖缺乏的情況下表達(dá)會(huì)顯著升高。研究人員通過酵母雙雜交篩選發(fā)現(xiàn)，V型質(zhì)子ATP酶16kDa蛋白脂亞基(ATP6V0C)是RNF182的底物。ATP6V0C是縫隙連接和神經(jīng)遞質(zhì)釋放通道的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，在SH-SY5Y神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中敲低ATP6V0C蛋白可誘導(dǎo)神經(jīng)毒性標(biāo)記物增多，縮短神經(jīng)元突起的長(zhǎng)度。而RNF182可以通過蛋白酶體降解途徑促進(jìn)ATP6V0C的降解，最終導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡。故抑制RNF182表達(dá)或使其失活有利于改善AD的疾病進(jìn)展[30]。

此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)泛素連接酶E3A(Ube3A/E6-AP18)，其在調(diào)節(jié)突觸功能和突出可塑性方面也有重要作用。Rho蛋白(Rho GTPase)家族的RhoA、Rac1和Cdc42可以調(diào)節(jié)神經(jīng)元樹突棘的結(jié)構(gòu)和功能，RhoA促進(jìn)樹突棘的失穩(wěn)，而Rac1和Cdc42則促進(jìn)其穩(wěn)定和成熟[31]。另一個(gè)與AD患者突觸功能障礙有關(guān)的的重要分子是突觸毒性蛋白Arc。Ube3A的底物包括Arc和RhoA特異性核鳥苷酸交換因子(GEF)Ephexin-5。有研究表明，Ube3A在Tg2576小鼠腦中表達(dá)隨年齡增長(zhǎng)而下降，而Ube3A減少會(huì)導(dǎo)致突觸毒性蛋白Arc以及Ephexin-5的積累，分別誘導(dǎo)突觸表面的谷氨酸受體減少以及活性RhoA的增加，最終導(dǎo)致突觸功能異常[32]。此外，Ube3A還可以激活重組人雌激素受體β(ESR2)基因的轉(zhuǎn)錄過程。ESR2通過調(diào)節(jié)腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)來維持突觸可塑性。在AD大鼠模型中過量表達(dá)ESR2可以減少海馬區(qū)的Aβ沉積，并改善AD大鼠的學(xué)習(xí)和記憶[33]。

2.3 E3泛素連接酶參與神經(jīng)炎癥和免疫功能的調(diào)節(jié)AD的另一重要病理特征是慢性神經(jīng)炎癥。神經(jīng)炎癥一般指中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system，CNS)內(nèi)的可由各種病理?yè)p傷，包括感染、創(chuàng)傷、缺血和中毒引起的炎癥反應(yīng)。炎癥過程的特點(diǎn)是產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子〔包括白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-6、IL-18和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)〕、化學(xué)因子〔如趨化因子配體1(chemokine ligand 1，CCL1)和CCL5〕，以及CNS的先天免疫細(xì)胞產(chǎn)生的活性氧[34]。參與這一過程的先天免疫細(xì)胞主要是小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞，還有神經(jīng)元和內(nèi)皮細(xì)胞，均能夠啟動(dòng)炎癥反應(yīng)[35]。

小膠質(zhì)細(xì)胞是CNS的組織駐留巨噬細(xì)胞，與神經(jīng)元和其他早期胚胎階段的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)育密切相關(guān)，在CNS的發(fā)育和穩(wěn)態(tài)中起著關(guān)鍵作用[36-37]。有研究表明，星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的慢性神經(jīng)炎癥是AD的病理特征之一。CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白(CCAAT/enhancer binding protein，c/EBP)家族的轉(zhuǎn)錄因子與神經(jīng)退行性疾病和腦損傷中觀察到的炎癥有關(guān)。這些轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)激活小膠質(zhì)細(xì)胞的關(guān)鍵基因[38-39]。其中，c/EBPβ與人類AD進(jìn)展直接相關(guān)。而E3泛素連接酶 COP1，也稱RFWD2，一種多亞基cullin-RING泛素連接酶CRL4COP1/DET1的底物接合分子，是轉(zhuǎn)錄因子 c/EBPβ和小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥的重要負(fù)調(diào)節(jié)因子。研究人員發(fā)現(xiàn)，小膠質(zhì)細(xì)胞特異性缺失COP1會(huì)導(dǎo)致AD模型小鼠的激活型小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞顯著增加，神經(jīng)退行性病變和海馬萎縮更為嚴(yán)重。因此COP1缺失能夠?qū)е耤/EBPβ迅速累積，驅(qū)動(dòng)促炎和神經(jīng)退行性相關(guān)基因的表達(dá)，從而加快AD的神經(jīng)退行性病變[40]。E3泛素連接酶Pellino 1(Peli1)在小鼠大腦中的多種神經(jīng)細(xì)胞中表達(dá)，在小膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)水平最高[41]，這意味著Peli1在CNS中也具有非常重要的功能，以調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)的神經(jīng)疾病。已有研究表明Peli1是小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的自身免疫性神經(jīng)炎癥和病毒性腦炎的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[42]。在小膠質(zhì)細(xì)胞中，c/EBPβ是負(fù)責(zé)清道夫受體CD36基因轉(zhuǎn)錄的主要轉(zhuǎn)錄因子，而Peli1可以直接靶向c/EBPβ并介導(dǎo)其泛素化降解過程。因此，Peli1的缺失就會(huì)增加C/EBPβ的蛋白水平和CD36的表達(dá)，從而促進(jìn)了小膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬能力，加速了AD模型小鼠腦內(nèi)Aβ的清除[43]。故E3泛素連接酶Peli1可能是AD等神經(jīng)退行性疾病的新的關(guān)鍵治療靶點(diǎn)。腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子(TRAF)是TNF超家族的重要結(jié)合蛋白，在天然免疫和獲得性免疫中起重要作用。其中E3泛素連接酶TRAF6與AD等神經(jīng)系統(tǒng)疾病密切相關(guān)，其可以通過toll樣受體4(TLR4)/TRAF6/IκB激酶(IKK)/核因子-κB(NF-κB)信號(hào)通路介導(dǎo)炎癥反應(yīng)[44]。AD患者腦中的Aβ斑塊周圍的星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞因Aβ與TLR-4相互作用而被激活，這種相互作用導(dǎo)致髓樣分化因子88(MyD88)和TRAF6的激活，然后刺激NF-κB、激活蛋白-1(AP-1)和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)，導(dǎo)致促炎癥細(xì)胞因子的釋放[45]。促炎性細(xì)胞因子如IL-1β和TNFα以及活性氧均具有神經(jīng)毒性[46]。

2.4 E3泛素連接酶影響線粒體功能線粒體在真核細(xì)胞中廣泛分布，為細(xì)胞能量產(chǎn)生的關(guān)鍵細(xì)胞器，同時(shí)也參與氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡等多項(xiàng)細(xì)胞內(nèi)的重要生理過程。因此，線粒體對(duì)于神經(jīng)元正常的生理功能具有重要意義。近年來，大量研究表明線粒體功能障礙在AD的發(fā)病中發(fā)揮著非常重要的作用，AD早期即有線粒體功能障礙的表現(xiàn)。而AD患者腦內(nèi)一些E3泛素連接酶，包括Parkin、四肽重復(fù)結(jié)構(gòu)域3(tetratricopeptide repeat domain 3，TTC3)等功能異?；蛉笔Ь鶗?huì)加重線粒體功能的損傷。

PTEN誘導(dǎo)激酶1(PTEN-induced kinase 1，Pink1)和 Parkin RBR E3泛素連接酶可以調(diào)控功能失調(diào)和過剩的線粒體的特異性清除，從而使線粒體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和能量代謝保持穩(wěn)定。Pink1在受損的線粒體中調(diào)節(jié)Parkin易位，并通過選擇性自噬驅(qū)動(dòng)它們被清除，此過程被稱為線粒體自噬[47]。Parkin的E3泛素連接酶活性可以介導(dǎo)線粒體蛋白泛素化促進(jìn)線粒體自噬。因此Parkin缺失會(huì)導(dǎo)致線粒體功能障礙，加劇炎癥并促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞活化，促進(jìn)神經(jīng)炎癥。在AD疾病進(jìn)展過程中，胞漿Parkin水平降低，使得線粒體功能障礙增加[48]，最終導(dǎo)致突觸和神經(jīng)元受損，認(rèn)知功能障礙加重。線粒體功能受損不僅影響線粒體功能過程，而且導(dǎo)致蛋白進(jìn)入線粒體的阻滯，從而引起線粒體前體蛋白在胞漿內(nèi)積累，導(dǎo)致蛋白失衡。DNA聚合酶γ(POLG)是DNA聚合酶的催化亞單位，是位于線粒體中參與線粒體DNA復(fù)制和修復(fù)的酶，對(duì)于維持細(xì)胞功能和完整性至關(guān)重要[49]。因此，當(dāng)POLG發(fā)生突變時(shí)，線粒體功能受到損害，影響大腦等耗能器官[50]。E3泛素連接酶TTC3可以調(diào)節(jié)POLG進(jìn)而影響線粒體功能，嚴(yán)重的線粒體損傷會(huì)引發(fā)線粒體自噬。有研究表明，可溶性的TTC3會(huì)促進(jìn)POLG的降解，而高水平的TTC3過表達(dá)會(huì)導(dǎo)致聚集物形成并阻止POLG的降解，因此，POLG的穩(wěn)定性在兩個(gè)方面受到E3泛素連接酶TTC3的影響，均可以導(dǎo)致POLG功能的喪失[51]，最終影響AD患者的認(rèn)知功能。

綜上，AD 是一種多病因參與的復(fù)雜疾病，多種E3泛素連接酶的缺失和異常是其中的一個(gè)重要致病因素。E3泛素連接酶能夠介導(dǎo)APP的泛素化降解及轉(zhuǎn)運(yùn)，最終影響Aβ的生成，能夠介導(dǎo)神經(jīng)元和突觸相關(guān)蛋白質(zhì)的泛素化降解，還能直接促進(jìn)泛素化轉(zhuǎn)錄因子，從而抑制小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥及其吞噬能力，也可以通過影響線粒體功能進(jìn)而影響AD的發(fā)生發(fā)展。然而UPS作用機(jī)制十分復(fù)雜，是否有新的E3泛素連接酶可以調(diào)控AD關(guān)鍵致病分子，以及其是否可以作為新的AD臨床治療靶點(diǎn)，值得我們繼續(xù)深入探討。因此，應(yīng)加深對(duì)UPS、E3泛素連接酶以及其在AD的疾病機(jī)制中所起到的作用的了解，以期為后續(xù)治療AD等神經(jīng)退行性疾病的藥物研究開發(fā)提供新的思路和新的靶點(diǎn)。