MFN2通过内质网-MAM-线粒体调节蛋白稳态在阿尔茨海默病发病机制中的研究

The dysfunction of endoplasmic reticulum, mitochondria and Mitochondria-Associated Membranes (MAM) is an early event in the incidence of Alzheimer's disease (AD). Its mechanism involves the Unfolded Protein Response (UPR) and autophagy of endoplasmic reticulum and mitochondria. Mitofusin2 (MFN2) is an important connexins of MAM and one of the symptoms of AD is MFN2 anomaly. MFN2 can also regulate the expression of Aβ. On the basis of our group’s previous research, we plan to use the transgenic mice and cell models of AD to observe “ the relationship between the UPR and autophagy of the endoplasmic reticulum and the UPR and autophagy of the mitochondria; the dynamics of MAM and correlated protein expression; the functional influence of the abnormal expression of MFN2 on MAM; MFN2 acts on PERK, causes endoplasmic reticulum stress and autophagy, and MFN2 acts on PINK1-Parkin signal pathway, causes mitophagy, MFN2 regulates the activity of γ- secretase and Notch pathway”, to confirm that “In AD, UPR and autophagy of endoplasmic reticulum and mitochondria are linked by MAM; MFN2 and its correlation signal influence intracellular protein homeostasis by regulating endoplasmic reticulum and mitochondrial UPR and by selective autophagy and regulating the expression of Aβ. Notch pathway is involved in this regulation process.” By doing so, we hope to explore the pathogenesis of AD and to provide a theoretical basis for finding new therapeutic targets and developing new targeting drugs.

内质网、线粒体及线粒体相关的内质网膜（MAM）功能障碍是阿尔茨海默病（AD）发病的早期事件。其机制涉及内质网和线粒体的未折叠蛋白反应（UPR）及自噬。线粒体融合蛋白2（MFN2）是MAM的重要连接蛋白，在AD中表达异常，并可调节Aβ的表达。在本项目组前期研究的基础上，我们拟采用AD转基因小鼠及细胞模型，观察“内质网UPR、自噬和线粒体UPR、自噬之间的关系；MAM及其相关蛋白表达的动态变化；MFN2表达异常对MAM的功能影响；MFN2通过PERK介导内质网UPR及自噬，通过PINKl-Parkin信号通路介导线粒体自噬，MFN2表达影响γ-分泌酶的活性及Notch通路”，证实“在AD中，MFN2可调节Aβ的表达，同时可通过调节内质网及线粒体的UPR、选择性自噬维持细胞内蛋白稳态，Notch通路参与了这一调节过程”，以期进一步探讨AD早期的发病机制，并为寻找新的治疗靶点提供理论依据。

内质网、线粒体及线粒体相关的内质网膜（MAM）功能障碍是阿尔茨海默病（AD）发病的早期事件。其机制涉及内质网和线粒体的未折叠蛋白反应（UPR）及自噬。线粒体融合蛋白2（MFN2）是MAM的重要连接蛋白，在AD中表达异常，并可调节Aβ的表达。在本项目组前期研究的基础上，们提出以下假说：“Aβ诱导内质网、线粒体的 UPR 及自噬在 AD 的发病中具有重要意义，二者通过MFN2相互影响；MFN2 可调节Aβ的表达，同时可通过调节内质网及线粒体的UPR、选择性自噬维持细胞内蛋白稳态，Notch 通路参与了这一调节过程”。我们采用5XFAD转基因小鼠及细胞模型，观察“内质网UPR、自噬和线粒体UPR、自噬之间的关系；MAM及其相关蛋白表达的动态变化；MFN2表达异常对MAM的功能影响；MFN2通过PERK介导内质网UPR及自噬”。通过实验我们观察到：1. Aβ可通过IRE1α-XBP1通路激活内质网的UPR，抑制IRE1α-XBP1通路可以缓解Aβ诱导的细胞线粒体功能障碍；2.在AD中，Aβ激活内质网UPR可减少MAMs形成，通过降低内质网到线粒体的钙转移，实现内质网和线粒体之间的功能联系；3.在动物实验中，水迷宫实验测试动物认知功能，与野生型小鼠相比，5XFAD小鼠的潜伏期时间明显延长，穿越平台次数和在目的象限停留时间显著降低，5XFAD小鼠的MFN2处理后，小鼠的穿越平台次数和目的象限停留时间增加。表明增加MFN2表达有保护5XFAD小鼠空间学习和记忆能力的作用；4.在细胞实验中，加入Aβ后，细胞MFN2表达降低，用MFN2小干扰RNA使MFN2表达降低，MFN2降低后，NOTCH1表达量不变，NICD，即NOTCH1胞内段表达下降。说明MFN2降低影响了NICD的表达。