女性患阿爾茨海默病（Alzheimer's Disease, AD）的概率約是男性的1.7倍，tau聚集也明顯高于男性。已有大量研究表明tau蛋白在神經(jīng)細(xì)胞中異常聚集是造成AD的重要原因，但女性易患AD的機(jī)制還尚未可知。近期，美國(guó)凱斯西儲(chǔ)大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)在《Cell》雜志上發(fā)表的題為“X-linked Ubiquitin-Specific Peptidase 11 Increases Tauopathy Vulnerability in Women”的文章揭示了女性更易患AD的可能分子機(jī)制。

該文章顯示：x-連鎖的泛素特異性肽酶11（USP11）在女性大腦中表達(dá)水平更高，研究者通過(guò)體外、體內(nèi)模型以及人AD腦組織證明USP11通過(guò)賴(lài)氨酸-281（K281）啟動(dòng)的tau去泛素化增強(qiáng)病理性tau聚集，去泛素后tau蛋白在賴(lài)氨酸281和274處發(fā)生乙酰化。在tau蛋白病小鼠模型中，敲除usp11優(yōu)先保護(hù)雌鼠免受乙?；膖au積累和認(rèn)知障礙的影響。因此，女性腦中USP11的高表達(dá)或許導(dǎo)致了tau蛋白在女性大腦中的積累水平更高，使女性對(duì)tau蛋白病的易感性增加。（見(jiàn)圖1）

圖1. 女性更易患AD的分子機(jī)制（圖片來(lái)源于《Cell》雜志）

Tau是一種微管相關(guān)蛋白，其聚集和清除受多種翻譯后修飾控制，包括磷酸化、甲基化、乙酰化和泛素化。泛素化是通過(guò)泛素-蛋白酶體系和自噬-溶酶體途徑控制tau清除的最終修飾，即多余的tau蛋白在被清除前，需要先泛素化。而tau蛋白乙?；茿D的病理學(xué)標(biāo)志之一，tau蛋白的乙?；瘯?huì)促進(jìn)tau的累積和毒性。在患有AD和相關(guān)tau蛋白病患者的大腦中，tau蛋白無(wú)法正常清除并異常聚集和積累，從而導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞喪失功能。

該研究首先在穩(wěn)定表達(dá)野生型tau的Hela細(xì)胞（HeLa-V5-tau, 0N4R）中對(duì)22個(gè)中樞神經(jīng)系統(tǒng)去泛素化酶（DUBs）進(jìn)行功能性小干擾RNA（siRNA）篩選，發(fā)現(xiàn)敲低usp11或usp13均顯著降低tau蛋白水平，確定了USP13和USP11為tau的兩個(gè)正調(diào)節(jié)因子。由于USP11位于X染色體上，故研究者著力研究USP11。

進(jìn)一步的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)usp11敲低（USP11 siRNA）使HeLa細(xì)胞及iHEK-tau^P301L細(xì)胞中tau減少45%（iHEK-tau^P301L細(xì)胞是表達(dá)FTDP-17 MAPT基因突變tau^P301L 的iHEK細(xì)胞。FTDP-17指額顳葉癡呆（FTD），為繼阿爾茨海默病之后第二常見(jiàn)癡呆癥。部分FTD具有與17號(hào)染色體連鎖關(guān)系，故命名為FTDP-17。FTDP-17是位于17號(hào)染色體上的MAPT基因突變所致。在家族性額顳葉癡呆病例中，已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)MAPT基因中大約有80個(gè)致病性錯(cuò)義突變，大多落在Tau蛋白結(jié)合微管的編碼區(qū)，其中P301S和P301L分別是指Tau蛋白氨基酸殘基301的脯氨酸突變?yōu)榻z氨酸或亮氨酸）。在iHEK-tau^P301L細(xì)胞和Hela-V5-tau細(xì)胞中過(guò)表達(dá)USP11顯著增加了不溶性tau量，而不改變可溶性tau量。此外，提高USP11表達(dá)水平后，USP11會(huì)通過(guò)其DUB催化活性促進(jìn)tau不溶性和病理性聚集。在轉(zhuǎn)染USP11的iHEK-tau^P301L細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)tau免疫復(fù)合物中的多泛素結(jié)合tau顯著降低，表明tau通過(guò)USP11去泛素化。且研究者外源添加重組USP11后（24小時(shí)），發(fā)現(xiàn)除K254外，tau上幾乎所有的泛素結(jié)合物都被移除了。（見(jiàn)圖2）

圖2. USP11催化活性介導(dǎo)tau聚集和去泛素化（圖片來(lái)源于《Cell》雜志）

大多數(shù)可以泛素化的tau賴(lài)氨酸也會(huì)發(fā)生乙酰化，但是同一個(gè)賴(lài)氨酸很難同時(shí)既泛素化又乙?；?，所以研究人員利用tau乙酰化模擬物（K274Q、K280Q和K281Q）來(lái)研究tau的溶解度，已有文獻(xiàn)報(bào)道這3種tau乙?；M物能促進(jìn)tau聚集和/或誘導(dǎo)tau病理轉(zhuǎn)化。結(jié)果表明在tau免疫復(fù)合物中，tau-K281Q突變體表現(xiàn)出多泛素化顯著降低，但K280Q突變體沒(méi)有顯示顯著性的泛素化降低，K274Q突變體沒(méi)有變化，表明K281處的tau去泛素是USP11驅(qū)動(dòng)tau蛋白病的關(guān)鍵。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)量的USP11與病理性tau聚集相關(guān)。相對(duì)非癡呆對(duì)照組，人類(lèi)tau蛋白病中的USP11的表達(dá)水平更高。且通過(guò)定量細(xì)胞質(zhì)/細(xì)胞核USP11比值發(fā)現(xiàn)USP11的細(xì)胞質(zhì)/細(xì)胞核比例也顯著增加，而在非癡呆對(duì)照組中，USP11主要在核表達(dá)。此外，與男性AD大腦相比，USP11強(qiáng)度與女性AD大腦中的tau病理學(xué)呈高度顯著正相關(guān)。說(shuō)明USP11積累是女性tau病理的更重要驅(qū)動(dòng)因素。由于usp11同樣位于嚙齒動(dòng)物的X染色體上，研究者做了小鼠額皮質(zhì)染色，發(fā)現(xiàn)7個(gè)月大的WT雌性小鼠（usp11 ^{+ / +}）的USP11含量比WT雄性小鼠（usp11 ⁺）高很多，而雌性和雄性usp11敲除小鼠均未檢測(cè)到USP11。這表明USP11在女性tau蛋白病理中起著重要作用。 （見(jiàn)圖3） 

圖3. USP11與女性tau蛋白病有很高的相關(guān)性（圖片來(lái)源于《Cell》雜志）

進(jìn)一步通過(guò)usp11^-/-基因敲除鼠發(fā)現(xiàn)，與tau^P301S雌鼠相比，tau^P301S; usp11 ^-/-雌鼠中，不溶性 Ac274-tau和Ac281-tau顯著降低。通過(guò)電生理評(píng)估USP11對(duì)短期和長(zhǎng)期突觸可塑性的影響，發(fā)現(xiàn)usp11減少或丟失可恢復(fù)tau^P301S小鼠的長(zhǎng)期突觸可塑性（見(jiàn)圖4）。最后，從行為學(xué)上發(fā)現(xiàn)usp11的缺失逆轉(zhuǎn)了tau^P301S誘導(dǎo)的雌性小鼠空間記憶障礙。

圖4. usp11的缺失挽救了雌性tau^P301S小鼠的突觸可塑性缺陷 （圖片來(lái)源于《Cell》雜志）

根據(jù)此文章可知，USP11 的蛋白表達(dá)量在女性大腦中高于男性，女性大腦中過(guò)量的USP11水平會(huì)導(dǎo)致tau過(guò)度去泛素化，導(dǎo)致女性較男性有更多的異常tau蛋白沉積，從而增大了女性患AD的風(fēng)險(xiǎn)。USP11是一種酶，而酶?jìng)鹘y(tǒng)上可以通過(guò)藥理來(lái)抑制，因此，抑制USP11介導(dǎo)的tau去泛素化可能可以為患者提供有效的治療機(jī)會(huì)，以保護(hù)女性免受AD和其他tau蛋白病的影響。該研究為AD的臨床早篩提供了方向，為人類(lèi)攻克AD提供了理論基礎(chǔ)。但這不代表 USP11 是唯一的AD病理機(jī)制，未來(lái)還需要更多更深入的研究去助力AD的治療。云克隆開(kāi)發(fā)了與該研究相關(guān)的靶標(biāo)產(chǎn)品，部分指標(biāo)節(jié)選如下：

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