生物金属离子对老年痴呆症关键酶γ分泌酶调控作用的研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31270853
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0505.蛋白质、多肽与酶生物化学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Alzheimer's disease (AD) is a high incidence disease and there are currently no good diagnostic methods and treatment. A major reason of it is that the occurrence of AD is still not known. The dimers of amyloid beta (Aβ) and the ratio of Aβ40 to Aβ42/43 are likely the features of AD in the early phase. All the Aβ peptides with different lengths are generated from the substrate APP-C100 by the enzyme γ-secretase. Biometals are closely related with to the pathological features of AD, which can affect the production of Aβ peptides, but the exact mechanism of it remains unclear. The proposed project aims to study the interaction between metal ions, Aβ, and γ-secretase, to discover the unknown molecular mechanism that underlying the metal ion's modulation to the production of Aβ peptides, and to clarify the specific roles of different metal ions in the AD pathological process. The preliminary studies have demonstrated that Cu2+ and Zn2+ can modulate γ-secretase's activity, affect Aβ's generation or the ratio of Aβ40 and Aβ42/43 through distinct mechanisms. Among that, Zn2+ has been showed to target the substrate and induces the dimers of APP-C100. This modulates the specificity of γ-secretase and subsequently leads to an increase of Aβ43 production. The study of this APP-C100 dimer and its small molecular specific binders may provide biomarkers and probe tools for early molecular diagnosis of AD.
老年痴呆症(AD)的发病率很高,目前没有很好的诊断方法和治疗措施,其主要原因是发病机制仍不明确。淀粉样蛋白Aβ二聚体以及Aβ40同Aβ42/43 比例的改变为AD起始阶段的主要特征。不同长短的Aβ多肽都是由γ分泌酶催化底物APP-C100而产生。生物金属离子(Cu2+、Zn2+等)同AD的病理特征密切相关,其可以影响Aβ产生,但具体机理仍不明确。本项目旨在研究金属离子、Aβ和γ分泌酶的相互作用关系,去发现金属离子调控Aβ产生的未知分子机理,并阐明不同金属离子在AD病理过程中的具体作用。前期研究结果发现,金属离子Cu2+和Zn2+可调控γ分泌酶活性,影响Aβ的产生或Aβ40与Aβ42/43的比例。其中Zn2+可通过诱导底物APP-C100产生二聚体,调节γ分泌酶的特异性而提高Aβ43产物的生成。通过研究诱导生成的APP二聚体和其小分子特异结合物,将可能为AD的早期分子诊断提供理论基础和工具。

结项摘要

阿尔兹海默症(AD)是一种渐行性的神经退行性疾病,其核心病理特征与Abeta和gamma分泌酶直接相关。最近研究发现,AD病人脑内淀粉样蛋白(Abeta)沉积以及神经突触间隙中都存在高浓度的Cu2+和Zn2+离子。但Cu2+和Zn2+具体怎样调控Abeta的产生目前还不清楚。本项通过生物化学和细胞生物学方法,证实Cu2+和Zn2+离子可在体外、细胞和原代神经元细胞中通过抑制gamma分泌酶的活力(体外IC50分别为1 microM和15 microM),直接调控Abeta的产生,而且这两个离子抑制gamma分泌酶的分子机制是不一样的。Cu2+被发现可直接结合gamma分泌酶的亚基,从而调控gamma分泌酶的活力;Zn2+则被证实可结合底物APP-C99 N端的Histidine来抑制分泌酶活力。进一步,Zn2+可诱导APP-C99底物形成二聚体并抑制分泌酶活力,同时其也可诱导Abeta多肽比例的升高。Abeta多肽是最近发现的可导致AD的毒性多肽。结合我们的研究成果,这一结果可能提示Zn2+可能对AD疾病发病原因直接相关。这些研究结果,不仅阐述了生物金属离子对AD致病多肽的调控效果和分子机制,也为解释分泌酶产生不同长度的Abeta的分子机制提供了实际线索和分子证据。这部分研究结果目前正在Journal of Biological Chemistry杂志审稿之中(1审已修回)。.另一方面,我们基于gamma分泌酶的酶催化机制,发现了gamma分泌酶可以在细胞膜内剪切AXL受体型酪氨酸激酶,同时也确认天然产物Dihydroergocristine等可以在细胞和体外纯酶水平抑制gamma分泌酶活力。这些相关结果分别发表在FASEB J和Scientific Reports上。这也为阐述gamma分泌酶未知的催化机制提供了线索和保障。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The FDA-approved natural product dihydroergocristine reduces the production of the Alzheimer's disease amyloid-beta peptides.
FDA 批准的天然产物二氢麦角新碱可减少阿尔茨海默病β-淀粉样肽的产生。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Qi Niu;Jianhua Liu;Patrick C. Fraering;Fang Wu
  • 通讯作者:
    Fang Wu
Regulated intramembrane proteolysis of the AXL receptor kinase generates an intracellular domain that localizes in the nucleus of cancer cells.
AXL 受体激酶的受调节膜内蛋白水解作用产生位于癌细胞核中的细胞内结构域。
  • DOI:
    10.1096/fj.201600702r
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    FASEB journal : official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Lu Y;Wan J;Yang Z;Lei X;Niu Q;Jiang L;Passtoors WM;Zang A;Fraering PC;Wu F
  • 通讯作者:
    Wu F
Notch信号通路体外和细胞的药物筛选模型的建立和研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    药学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钮琦;吴方
  • 通讯作者:
    吴方
共 3 条
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  • 通讯作者:
    余陈欢
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    --
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    吴方;王济干;吴凤平
  • 通讯作者:
    吴凤平
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    吴方
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    --
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    郭江龙;何静;吴方
  • 通讯作者:
    吴方
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    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中草药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陆世银;郑华;程邦;吴方;吴金霞;刘旭文;唐超玲;梁永红;张洪也;阮俊翔;宋慧;苏志恒
  • 通讯作者:
    苏志恒
共 14 条
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