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阿尔茨海默病(AD)为最常见的痴呆,约占各种痴呆病例的50%至80%。在老龄化急速发展的当前,AD已经成为我国不容回避的社会公共健康问题之一。AD主要病理特征是脑部神经斑块与神经纤维缠结的密度及分布的病理变化,而目前对参与神经斑块形成的前体蛋白APP的正常功能了解甚少。我们利用免疫共沉淀实验在小鼠脑组织及体外培养的CHO与COS-7细胞发现了APP与NCAM的相互作用,并且这种作用具有选择性,即APP仅与NCAM-140结合而不与具有相同胞外段的另一异构体NCAM-180结合。通过构建APP与NCAM-140的多种突变体并进行共转染,经免疫共沉淀实验确认了两种蛋白作用位点为胞外段,具体为APP胞外保守的CAPPD结构域。
在确认APP与NCAM相互作用的基础上,我们对这种选择性相互作用的功能进行了初步研究。根据被广泛接受的淀粉样斑块级联假说,APP水解切割产物Aβ的聚集为AD早期主要的病因,因此我们首先利用ELISA实验研究了NCAM-140对APP水解切割产物Aβ影响,向稳转APP的单克隆细胞株CHO/APP中转染不同剂量的NCAM-140,收集培养上清中的Aβ40与Aβ42并测定其含量。结果显示NCAM-140可以影响Aβ的生成。
其次,ERK信号通路参与了APP的胞内转运与水解代谢,在AD中此信号通路的信号分子发生了改变,我们利用共转染的方法重点研究了APP与NCAM-140的选择性相互作用对ERK信号通路的两种信号分子ERK1与ERK2的激活调控;COS-7细胞中的实验结果表明APP与NCAM-140的相互作用可以协同提高ERKs磷酸化水平,这种协同作用需要两者的相互作用,特别是NCAM-140的胞内段发挥了重要的作用。
最后,为得到含有SBP与CBP纯化标签的分泌型APP(sAPPα)融合蛋白,我们构建了分泌型APP的重组质粒;并转染CHO细胞经G418筛选获得了单克隆细胞株。纯化分泌型APP蛋白并包被细胞培养板,把瞬转NCAM-140的细胞平铺在此板上,从而构建了APP与NCAM-140相互作用的微环境。细胞黏附实验结果显示,相比于对照组,两种蛋白相互作用可显著促进细胞间的黏附;同时也间接验证了两者的相互作用。