下调pp32逆转Alzheimer病样tau病理和认知障碍的机制研究

Protein phosphatase-2A (PP2A) deficiency and glycogen synthase kinase-3 (GSK-3) increase are the primary causes of the abnormal hyperphosphorylation of tau, which composes neurofibrillary tangles (NFTs) in Alzheimer’s disease (AD) brain. However, the mechanism leading to the abnormal changes of PP2A and GSK-3 is not fully characterized. Recent studies have demonstrated that the increased phosphoprotein 32 (pp32) colocalized with the hyperphosphorylated tau in the AD brains. We recently observed that silencing pp32 by Lenti-shRNA interference could induce the activation of PP2A and inactivation of GSK-3, which may reverse hyperphosphorylated tau. Here, we suppose that the increased pp32 play a critical role in tau pathologies and cognitive deficits through abnormal regulations of PP2A and GSK-3 in AD. To confirm this hypothesis, we will investigate the effects and mechanisms of silencing pp32 on PP2A, GSK-3β and tau pathologies in vitro. In addition, we also will explore the effects of silencing pp32 on cognitive deficits in Htau mice. Our data would reveal that targeting pp32 can efficiently rescue tau pathologies and cognitive impairments in Htau mice, suggesting that pp32 could be a promising target for potential AD therapies.

阿尔茨海默病(AD)患者脑中蛋白磷酸酯酶PP2A活性降低和糖原合酶激酶3（GSK-3）活性升高是导致tau蛋白过度磷酸化形成细胞内神经原纤维缠结(NFTs)的主要原因，但其活性改变的机制尚未清楚。研究发现酸性核磷蛋白32（pp32）在AD患者脑内异常高表达，并与过度磷酸化的tau共定位。申请者近期细胞实验发现：下调pp32不但可提高PP2A活性，同时抑制GSK-3活性，为此，我们提出假说：AD患者脑内异常增高的pp32可能通过调节PP2A、GSK-3活性，参与了tau蛋白的病理过程。为验证这一假说，我们拟在N2a、小鼠原代海马神经元和Htau转基因鼠上，采用RNA干扰技术等，从分子、细胞、转基因动物水平探讨和明确下调pp32对AD样tau病理及认知障碍的逆转作用及机制。本研究成果不仅为阐明AD患者脑内PP2A和GSK-3活性异常分子机制具有重要意义，更为预防和治疗AD提供了有效干预靶点。

阿尔茨海默病(Alzheimer disease, AD)是一种发生于中老年的神经退行性疾病，目前缺乏有效防治措施。酸性核蛋白（ANP32）家族成员ANP32A，也被称为pp32，因其N端含有亮氨酸富集片段（LRR）形成的超螺旋结构（参与蛋白与蛋白之间的相互作用），ANP32A具有细胞信号转导、组蛋白乙酰化调控等功能。另外，ANP32A能显著、特异地抑制PP2A的活性，因此也被称为I1PP2A。研究显示，在AD患者脑内，ANP32A表达水平显著增高，且与过度磷酸化的tau蛋白共定位。基于上述背景，本项目围绕“ANP32A在AD样认知障碍发生发展中作用及机制”开展了以下研究：（1）ANP32A在AD小鼠脑中表达特征；（2）下调ANP32A对AD样认知障碍的作用及机制；（3）下调ANP32A对AD样tau蛋白磷酸化作用及机制；（4）AD脑中ANP32A表达增高的调控机制；（5）ANP32A在脑老化性认知障碍中的作用及机制。研究结果发现：（1）过表达ANP32A抑制组蛋白H3K9、H3K14、H4K5、H4K12位点乙酰化，干扰学习记忆相关蛋白基因表达，引起神经退行性病变，导致青年小鼠认知障碍。（2）在AD病理相关因素（Aβ、病理性tau蛋白及氧化损伤）的作用下，激活转录因子CEBPβ（Thr238/188位点磷酸化增高），ANP32A表达增高，与SET结合共同抑制组蛋白乙酰化，导致突触相关蛋白表达降低，突触可塑性损伤，导致认知障碍。（3）利用siRNA技术，下调ANP32A蛋白表达，能有效提高PP2A活性，降低tau蛋白磷酸化，同时也可提高组蛋白乙酰化水平，提高突触相关蛋白表达，逆转神经退行性变和认知障碍。以上研究成果对防治AD提供新的思路，即不仅要降低AD的病理性因素，同时也要改善神经元的组蛋白乙酰化水平，使突触相关蛋白基因能持续稳定的转录表达，才能标本兼治AD认知障碍。