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神经生长抑制因子(neuronalgrowthinhibitoryfactor,GIF)是神经系统中第一个被鉴定的具有神经元生长抑制活性的蛋白质。1991年,Uchida等在研究阿尔茨海默症时从人脑组织中首次分离得到该物质。AD脑中GIF的蛋白及mRNA的水平明显降低;在AD脑提取物存在时,GIF对体外培养的神经元细胞表现出抑制活性;GIF的下行调节被认为与AD的发生有着密切的关系。GIF特异的分布于中枢神经系统,因其在一级序列、高级结构、金属结合特性上均类似于金属硫蛋白(metallothionein,MT),且基因结构也与MT高度同源,故又名金属硫蛋白-3(MT-3)。MT分子均由α-、β-结构域及一个保守的连接区组成。GIF的β-结构域为其功能结构域,而β-结构域的CPCP区为其可能的生物学功能位点。然而GIFα-结构域及保守连接区的功能是什么?它们对GIF的生物学功能有何贡献?GIF可以与G-蛋白Rab3a特异性的相互作用,Rab3a是一类小分子单亚基的G-蛋白,在调节神经递质释放方面有着重要作用,而GIF与Rab3a的作用机理如何?他们的相互作用对于GIF的功能有何意义?GIF与AD的关系又如何?这些问题都等待进一步的研究。
为研究GIF的功能与性质,我们制备了对于GIF的特异性抗体,并采用酶联免疫吸附检测法(ELISA)和序列比较的方法测定了GIF的免疫学性质。结果显示GIF的抗原决定簇为序列决定簇,并且应定位于其α-结构域的一段八肽(EAAEAEAE)上。
建立了以GIFα结构域和GIFβ结构域为诱饵蛋白的酵母双杂交系统方法,考察了GIFα和GIFβ用于酵母双杂交实验的可能性。分别构建了用于酵母双杂交系统的pHyblex-GIFα、pHyblex-GIFβ和pYESTrp2-Rab3a质粒。并用酵母双杂交系统研究了GIFα结构域、GIFβ结构域分别与G蛋白Rab3a的相互作用,结果显示全长的GIF在酵母中可以与Rab3a相互作用,但是单独的GIFα或GIFβ结构域都不能与Rab3a相互作用。
为了深入研究Rab3a和GIF的相互作用,我们在大鼠海马神经元细胞原代培养体系中,用MTT还原法定量研究了Rab3a对GIF神经生长活性的影响,发现Rab3a可以替代AD脑提取物而使GIF发挥神经生长抑制活性。接着又利用多克隆抗体方法研究了GIF与Rab3a的相互作用,发现GIF的神经生长抑制活性可以被GIF和Rab3a的抗体所抑制。结果说明Rab3a是GIF发挥神经生长抑制活性所必需的蛋白质,并且它们的相互作用受空间位置的因素影响很大。这个结论为研究GIF与Rab3a的相互作用,GIF与AD的关系上提供了新的思路。我们随后对GIF与Rab3a相互作用的机理和可能的生物学意义进行了讨论。