唐氏综合症关键区域编码蛋白TTC3的功能初步研究

细胞内蛋白质的折叠与降解异常往往会导致多种疾病。近年的研究表明分子伴侣除了负责蛋白质的折叠过程，还主动参与了底物蛋白的泛素化和经蛋白酶体降解的过程。其中CHIP等辅助因子发挥了重要的调节作用。通过软件分析，我们发现由位于人21号染色体长臂的唐氏综合征关键区域中的TTC3基因编码的TTC3蛋白在结构域组成上和CHIP蛋白有很高的相似性，并且在神经系统高表达。我们采用酵母双杂交技术发现TTC3可与Hsp90及蛋白酶体Beta6亚基等蛋白相互作用，提示TTC3可能参与了Hsp90和蛋白酶体的功能调节，与CHIP蛋白类似是细胞内蛋白质质量控制系统的组成部分，TTC3基因的表达异常可能会造成其底物蛋白的泛素化水平和降解速率异常。本课题计划对TTC3的功能进行进一步的深入研究，主要包括TTC3与Hsp90和PSMB6等蛋白的相互作用方式，TTC3的底物蛋白分析以及TTC3在神经突生长过程中的作用机制。

本项目主要针对位于唐氏综合征关键区域的TTC3基因编码的蛋白功能开展了研究，研究该蛋白的原因有以下几点：1、符合我们课题组的主要研究兴趣—分子伴侣与退行性疾病的关系研究。多种神经系统退行性疾病与细胞内蛋白质的折叠与降解异常有关, 近年的研究表明分子伴侣除了负责蛋白质的折叠过程，还主动参与了底物蛋白的泛素化和经蛋白酶体降解的过程。TTC3蛋白在N-端有多个TPR结构域介导与分子伴侣的相互作用，在C-端是有E3连接酶活性的Ring结构域，这种结构域组成上的特点提示它可能是调节分子伴侣在不同功能之间转换的重要辅助因子; 2、TTC3基因位于21q22.2，该区域被称为唐氏综合征关键区域1（Down syndrome critical region, DSCR），该位置的基因被认为与大部分唐氏综合征表型有关。而有关TTC3蛋白的具体功能文献中一直少有相关报道。在国家自然科学基金30970610的资助下，我们取得了以下进展：1、我们发现TTC3可与Hsp90、Hsp70及蛋白酶体β6亚基（PSMB6）等蛋白相互作用，提示TTC3与CHIP蛋白类似，是连接分子伴侣和蛋白酶体之间的一个桥梁，是细胞内蛋白质质量控制系统的组成部分；2、我们还发现了一个定位于线粒体中的TTC3相互作用蛋白TTC3 Interactive Protein in Mitochondria（TIPIM），该蛋白的泛素化和降解受到TTC3的调控，提示TTC3高表达可能影响线粒体的正常功能，继而导致神经元的病变；3、我们发现TTC3容易形成聚集，而且这种聚集会从胞质中转移到胞核中；4、TTC3影响神经元的分化；5、同时，我们制备的TTC3转基因小鼠发育异常，而且表现出明显的脊柱后凸等表型，与其它唐氏综合征模型小鼠有相似之处。