生物谷報(bào)道：來自美國賓夕法尼亞州大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)細(xì)胞中運(yùn)送化學(xué)“貨物”的蛋白質(zhì)在接觸tau蛋白時(shí)的反應(yīng)有所不同,。已經(jīng)知道tau蛋白在阿爾茨海默癥（早老型癡呆癥）中起到重要作用,。
動(dòng)力蛋白（Dynein）和驅(qū)動(dòng)蛋白（kinesin）將細(xì)胞“貨物”向著微管的兩端運(yùn)送。研究組發(fā)現(xiàn),，Tau蛋白與微管表面結(jié)合并充當(dāng)一種速度“控制器”來調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的運(yùn)輸,。Erika Holzbaur教授實(shí)驗(yàn)室的一名博士后解釋說，tau蛋白是一個(gè)非常智能化的速度控制器,，它能夠以不同的程度阻止不同的馬達(dá)蛋白質(zhì),。
這項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)揭示出了一種調(diào)節(jié)營養(yǎng)物、信號(hào)分子和廢物蛋白沿著神經(jīng)軸突運(yùn)送的調(diào)節(jié)機(jī)制,。像阿爾茨海默癥這類神經(jīng)退化疾病就發(fā)生在這個(gè)運(yùn)送系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí),。
動(dòng)力蛋白和驅(qū)動(dòng)蛋白進(jìn)行的運(yùn)送時(shí)為軸突和突觸持續(xù)提供新蛋白質(zhì)來維持正常細(xì)胞功能所必須的，并且也是移除舊的,、錯(cuò)誤折疊或聚集的降解蛋白質(zhì)所必須的。這種運(yùn)送是從神經(jīng)細(xì)胞突觸將其他蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移回細(xì)胞體所必須得,，而這個(gè)過程又是維持健康的神經(jīng)元所必須的,。
在神經(jīng)元中，微管存在大量的tau蛋白質(zhì),。動(dòng)力蛋白和驅(qū)動(dòng)蛋白沿著微管運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)遇到tau蛋白,。賓州的這個(gè)研究組發(fā)現(xiàn)向細(xì)胞內(nèi)部運(yùn)送“貨物”的動(dòng)力蛋白能夠在tau周圍移動(dòng)。而向細(xì)胞外運(yùn)送貨物的驅(qū)動(dòng)蛋白在遇到tau蛋白時(shí)會(huì)離開,。這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在1月17日的《科學(xué)》雜志的提前版上,。
動(dòng)力蛋白和驅(qū)動(dòng)蛋白在遇到tau時(shí)的不同運(yùn)動(dòng)使細(xì)胞能夠在需要的地方卸下貨物。研究組利用沿著一個(gè)有tau蛋白的微管運(yùn)動(dòng)的單分子來確定tau蛋白對(duì)動(dòng)力蛋白和驅(qū)動(dòng)蛋白運(yùn)動(dòng)的影響,。
圖：tau蛋白對(duì)動(dòng)力蛋白和驅(qū)動(dòng)蛋白的不同調(diào)節(jié),。
分子馬達(dá)（如動(dòng)力蛋白和驅(qū)動(dòng)蛋白）的突變能導(dǎo)致神經(jīng)元的降解。這些突變能夠降低動(dòng)力蛋白和驅(qū)動(dòng)蛋白的效能,。這個(gè)問題能夠造成細(xì)胞中錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)的累積,，進(jìn)而可能導(dǎo)致神經(jīng)元的退化。
研究人員指出,，研究運(yùn)送缺陷于神經(jīng)退化疾病的聯(lián)系越來越受關(guān)注,，已經(jīng)證實(shí)阿爾茨海默癥中，tau蛋白在微管中的分布情況發(fā)生了變化,。
阿爾茨海默癥（老年癡呆癥）是一種以進(jìn)行性認(rèn)知障礙和記憶力損害為主的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病,，患者初期出現(xiàn)記憶力和思維能力減退,，不久就會(huì)不易辨認(rèn)方向，語言表達(dá)困難,，無法辨認(rèn)親人,，最后喪失生活自理能力，給家庭和社會(huì)帶來沉重負(fù)擔(dān),。
科學(xué)界以往的研究表明,，β淀粉樣蛋白（一種錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)）是導(dǎo)致人類罹患阿爾茨海默癥的“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;。神經(jīng)細(xì)胞異常產(chǎn)生的大量β淀粉樣蛋白,，不僅會(huì)在大腦中沉淀形成老年斑,，而且會(huì)引起大腦神經(jīng)纖維絲纏結(jié)和神經(jīng)細(xì)胞死亡等病理變化，從而導(dǎo)致阿爾茨海默癥,。因此,，研究β淀粉樣蛋白是如何產(chǎn)生的，將有助于預(yù)防和治療阿爾茨海默癥,。
2006年,，11月19日，國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然·醫(yī)學(xué)》網(wǎng)絡(luò)版在線發(fā)表了我國科學(xué)家關(guān)于β淀粉樣蛋白產(chǎn)生過程新機(jī)制的最新研究成果,。中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所裴鋼院士研究組經(jīng)多年研究后發(fā)現(xiàn),，β2-腎上腺素受體被激活后，增強(qiáng)γ-分泌酶的活性,，進(jìn)而能夠增加導(dǎo)致阿爾茨海默癥的β淀粉樣蛋白的產(chǎn)生,。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)揭示了阿爾茨海默癥致病的新機(jī)制，并且提示β2-腎上腺素受體有可能成為研發(fā)阿爾茨海默癥的治療藥物的新靶點(diǎn),。
生物谷推薦原始出處：
Published Online January 17, 2008
Science DOI: 10.1126/science.1152993
Submitted on November 14, 2007
Accepted on January 3, 2008
Differential Regulation of Dynein and Kinesin Motor Proteins by Tau
Ram Dixit 1, Jennifer L. Ross 2, Yale E. Goldman 1, Erika L. F. Holzbaur 1*
1 Department of Physiology and Pennsylvania Muscle Institute, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104. USA.
2 Department of Physiology and Pennsylvania Muscle Institute, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104. USA.; Present address: 302 Hasbrouck Laboratory, Department of Physics, University of Massachusetts at Amherst, Amherst, MA 01003. USA.
* To whom correspondence should be addressed.
Erika L. F. Holzbaur , E-mail: [email protected]
Dynein and kinesin motor proteins transport cellular cargos toward opposite ends of microtubule tracks. In neurons, microtubules are abundantly decorated with microtubule-associated proteins (MAPs) such as tau. Motor proteins thus encounter MAPs frequently along their path. To determine the effects of tau on dynein and kinesin motility, we conducted single molecule studies of motor proteins moving along tau-decorated microtubules. Dynein tended to reverse direction whereas kinesin tended to detach at patches of bound tau. Kinesin was inhibited at ~10-fold lower tau concentration than dynein and the microtubule-binding domain of tau was sufficient to inhibit motor activity. The differential modulation of dynein and kinesin motility suggests that MAPs can spatially regulate the balance of microtubule-dependent axonal transport.
