阿尔茨海默氏病相关基因BACE1神经组织特异表达的调控机制研究

阿尔茨海默氏病(AD)是引起老年性痴呆的最主要原因，其发病机制尚未阐明，迄今仍无有效的治疗手段。其主要的病理变化之一是脑内的老年斑，其中的主要成分是β淀粉样蛋白(Aβ)，此蛋白来源于其前体β淀粉样前体蛋白（APP）由β分泌酶和γ分泌酶的切割而产生。通过研究家族性阿尔茨海默氏病（FAD）发现，几乎所有类型病例都有致病性的Aβ产生增加。由于FAD和散发性阿尔茨海默氏病（SAD）之间非常相似的临床表现和病理特征，研究者相信Aβ水平的增加在SAD发病中同样发挥着显著的作用。β位APP切割酶(BACE1)是体内唯一的β分泌酶，而BACE1表达的体内分布具有组织特异性，人类神经组织表达水平远远高于除了胰腺之外的其他外周组织。我们先前的研究表明其表达在转录和翻译两个水平受调控。但BACE1基因在脑神经元高水平表达的机制未明。阐明这一机制将对于设计针对β分泌酶治疗AD的手段有着特别重要的意义。

阿尔茨海默氏病(Alzheimer’s disease,AD)是引起老年性痴呆的最主要疾病，其发病机制尚未完全阐明，迄今仍无有效的治疗手段。其主要的病变部位发生于脑组织，特征性的脑组织病理变化主要包括三个方面，即位于细胞外的老年斑、细胞内的纤维缠结和神经元的丧失。其中老年斑的主要成分是β淀粉样蛋白(Aβ)，此蛋白来源于其前体β淀粉样前体蛋白（APP）由β分泌酶和γ分泌酶的切割而产生。通过研究家族性阿尔茨海默氏病（FAD）发现，几乎所有病例都有致病性的Aβ产生增加。由于FAD 和散发性阿尔茨海默氏病（SAD）之间非常相似的临床表现和病理特征，研究者相信Aβ水平的增加在SAD 发病中同样发挥着显著的作用。β位APP 切割酶(BACE1)是体内唯一的β分泌酶，是产生Aβ的关键的限速因子，BACE1 表达的体内分布具有组织特异性，但BACE1 基因的组织特异性表达的调控机制未明。本项研究的目的在于试图进一步阐明BACE1基因的转录调控机制。.通过运用分子克隆技术和报告基因实验，本研究首先发现了BACE1基因具有启动子活性的最小区域的5撇边界和3撇边界，识别出了一个只有104个核苷酸的DNA片段具有启动子活性。分别用删切和定点突变的方法识别出两个各含有约10个碱基的区域对于BACE1的基因转录至关重要，然后又通过多点突变报告基因实验发现了两个区域具有协同作用，2个点的同时突变几乎可以完全废除基因的转录，提示这一104碱基的区域可能即为BACE1基因的核心启动子区。通过比较神经来源及非神经来源的细胞BACE1基因的转录活性，发现了位于上述的核心启动子上游的一个约20个碱基的区域参与了BACE1基因的细胞特异性转录调控。用酵母单杂交技术及凝胶电泳迁移率实验（EMSA）筛选和克隆了可能与上述细胞特异性的DNA区域相结合的蛋白质，并发现其中至少两种蛋白的表达增加与神经功能受损有关。此外我们还发现启动子区在缺乏基因转录起始点时，仍然具有启动子活性，提示至少在BACE1基因，在转录起始点之前的序列对于决定基因转录的起始更为重要，这一发现有可能改变目前对基因转录起始过程及机制的认识。