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GeroScience | 赵寅团队报道肿瘤转移抑制因子CD82介导衰老相关的认知功能障碍

发布时间: 2020-04-13
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衰老(Aging)是认知能力下降的重要原因,同时也是阿尔茨海默症(AD)的一个主要危险因素。四跨膜蛋白是突触功能和记忆的重要调节剂,它是一类具有四个跨膜结构域的蛋白质家族,其中四跨膜糖蛋白CD82是广谱的肿瘤转移抑制因子,能够调控膜分子的信号传导,抑制多种肿瘤的进展和转移,科学家猜测它同样参与突触功能和记忆的调控,然而CD82在神经系统和AD中的作用和功能尚不清楚。

近日,华中科技大学同济医学院赵寅团队以及合作者在生物医学领域专业期刊GeroScience(IF=6.444)上发文,研究人员运用高深度磷酸化修饰组学分析,报道了CD82-TRPM7-Numb信号传递介导了衰老相关的认知功能。过表达CD82会提高TRPM7 α-kinase活性,从而诱导Numb T346、S348这两个位点磷酸化,进而促进β-淀粉样蛋白肽(Aβ)分泌,最终导致认知能力下降并诱发阿尔兹海默症的发生。景杰生物为该研究的高深度磷酸化修饰组学分析提供了技术支持。

GeroScience | 赵寅团队报道肿瘤转移抑制因子CD82介导衰老相关的认知功能障碍

基于前期研究,研究人员猜测CD82同样参与突触功能和记忆的调控。为评估CD82在人类AD中的潜在病理生理作用,研究人员首先检测了CD82在AD患者及中年模型小鼠大脑中的蛋白水平,结合免疫组化,荧光染色和WB的方法证实,CD82在AD患者和中年模型小鼠大脑中表达升高。在3月月龄年轻成年小鼠的双侧海马内注射CD82,随后在Morris水迷宫(MWM)中评估小鼠的空间学习和记忆能力,结果表明过表达CD82会影响小鼠认知能力,诱导学习和记忆缺陷。

GeroScience | 赵寅团队报道肿瘤转移抑制因子CD82介导衰老相关的认知功能障碍

CD82在 AD患者和中年模型小鼠大脑中表达升高,诱导学习和记忆缺陷

TRPM7是一种具有离子通道和激酶活性的双功能膜蛋白,控制着细胞内众多粒子的内流,参与众多生理与病理过程。先前的研究表明,敲除TRPM7会损害成年大鼠的学习和记忆,降低突触密度和可塑性。为检测CD82是否通过TRPM7参与记忆调节,研究人员进行了HEK293细胞转染CD82质粒的实验,结果显示CD82过表达会导致caspase-3和TRPM7的剪切增加,这表明CD82过表达会诱导caspase-3激活,从而促进TRPM7 α-kinase活化。

由于TRPM7α-kinase在AD中的功能仍不得知,因此研究人员对转染了TRPM7 α-kinase结构域质粒的HEK293细胞(样本策略)开展了高深度磷酸化修饰组学分析(质谱策略),共鉴定到10060个磷酸化位点(高可信度的有7751个)和 3347个蛋白(具有高可信度位点的有3079个),定量到6422个磷酸化位点(高可信度的有5510个)和2621个蛋白(具有高可信度位点的有2468个)。接着,研究人员通过KEGG和蛋白互作分析发现包括Numb在内的12个上调磷酸化蛋白,6个下调的磷酸化蛋白和1个同时具有上下调的磷酸化位点的蛋白与AD相关蛋白有关联。此外,通过序列分析得到346TPS348基序在人和小鼠中高度保守,结果表明TRPM7α-kinase过表达会诱导Numb的T346和S348两个位点磷酸化。

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磷酸化修饰组学研究TRPM7α-kinase过表达

研究发现CD82过表达诱导Numb磷酸化,进而促进Aβ分泌,那么敲除Cd82是否能挽救海马相关的记忆功能?进一步的认知和行为评估结果显示,敲除Cd82的小鼠在测试中,平衡能力与运动能力没有明显影响,但展现出优于对照组小鼠的记忆能力,这表明Cd82的缺失能够增强小鼠的长期记忆。

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CD82基因的缺失可能改善小鼠的长期记忆

综上所述,本研究为CD82-TRPM7-Numb信号传递与衰老相关的突触/记忆功能障碍之间的关联提供了证据。衰老会诱导CD82表达上调,提高TRPM7 α-kinase活性,并磷酸化Numb,这将促进Aβ分泌。CD82是广谱的肿瘤转移抑制因子,其抑制肿瘤转移作用机制的研究已成为热点。该研究发现揭示了CD82调控衰老相关的的突触/记忆功能障碍,催发AD的发生发展,为CD82的临床治疗应用提供了更多数据。

参考文献:

Zhao, Y., et al., 2020, CD82-TRPM7-Numb signaling mediates age-related cognitive impairment. GeroScience.

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