Beclin 1-VPS34复合体对神经细胞内β淀粉样蛋白稳态的调控作用及机制研究

Alzheimer’s disease (AD) is the most common neurodegenerative disease which is characterized by amyloid plaques and neurofibrillary tangle formation in the brain. Amyloid beta peptide (Aβ) is the major component of amyloid plaques and intra-neuronal Aβ has been regarded as the critical event leading to synaptic toxicity as well as the memory and cognitive impairment in AD. Beclin 1-VPS34 complex plays an important role in regulating cellular vesicles trafficking. Through its multiple subunits, Beclin 1-VPS34 complex modulates the trafficking, autophagy, endocytosis and secretion process. Recent discoveries indicate Beclin 1-VPS34 complex plays important roles in the pathogenesis of AD and in the regulation of intra-neuronal Aβ homeostasis. Beclin 1-VPS34 complex is involved in a wide spectrum of biological process. The function of its subunits are quite different thus likely play different roles in regulating intra-neuronal Aβ homeostasis, which needed systematic study to illustrate. In our previous study, a natural Beclin 1-VPS34 complex activator Corynoxine B (Cory B) has been identified, without knowing its molecular target. To study the molecular mechanism by which Cory B activates Beclin 1-VPS34 will provide insightful understanding towards the working model to regulate Beclin 1-VPS34 complex activity. Collectively, the purpose of this project is to systematically investigate the roles and mechanisms of Beclin 1-VPS34 complex subunits in regulating intra-neuronal Aβ homeostasis, and to illustrate the molecular mechanism by which Cory B activates Beclin 1-VPS34 complex. The findings from this project will provide important information for evaluating the potential of Beclin 1-VPS34 complex as novel therapeutic target in regulating intra-neuronal Aβ homeostasis and treating AD.

阿尔兹海默病是最常见的神经退行性疾病。研究显示神经细胞内β淀粉样蛋白(Aβ)毒性是引起突触损伤以及记忆和认知功能障碍的重要病理机制。Beclin 1-VPS34复合体参与细胞内囊泡运输，通过各亚基调控转运，自噬，内吞和分泌等细胞过程。近年来研究发现Beclin 1-VPS34复合体功能在AD发病过程以及细胞内Aβ稳态调控过程中发挥重要作用，但具体调控机制缺乏系统研究。我们前期发现天然的Beclin 1-VPS34激活剂Corynoxine B可以降低细胞内Aβ含量，但其激活Beclin 1-VPS34通路的机制不明。本项目将系统研究Beclin 1-VPS34复合体各个亚基在细胞内Aβ稳态中的调控作用，并将深入阐明Corynoxine B激活Beclin 1-VPS34通路的分子机制。本项目将为Bcelin 1-VPS34复合体作为细胞内Aβ调控和AD治疗新靶点提供重要实验数据。

阿尔茨海默病是最常见的神经退行性疾病，其发病率不断加大，65 岁以上老年人患病率为 5%~ 10%，85 岁以上高达 20%~50%，阿尔茨海默病已逐渐成为人类不能忽视的公 共卫生问题，给家庭和社会均造成巨大的经济负担。 淀粉样前体蛋白（APP）经过β和 γ 分泌酶的水解产生具神经毒性的 Aβ 及其聚集体 是 AD 发病的始发因素和关键环节，继而启动病理级联反应，导致神经元及突触的丢失，损害脑组织的结构和功能，最终引起痴呆。减少 Aβ 的过度形成、防止 Aβ 的沉积和清除已沉积的 Aβ，使 Aβ 的产生和降解保持动态平衡是预防和治疗 AD 的关键。 大量证据表明，阿尔茨海默病(AD)患者脑中自 噬功能受损。自噬有助于清除错折叠蛋白，自噬的损伤可能促成 AD 相关的淀粉样斑块和Tau聚集体的形成。在 AD 患者脑、AD 动物模型脑组织和 AD 细胞模型中，均有大量积累的自噬体和后期自噬囊泡存在，表明与溶酶体融合或通过溶酶体降解遭到破坏。由于自噬可以降解异常的蛋白质[如β-淀粉 样 蛋 白 (Aβ)]和 功 能 障 碍 的 细 胞 器 ，因 此 对 AD 等 神 经 退行性疾病的发生、发展发挥了重要的调控作用。自噬也因此被认为是 AD病变中可以对 Aβ在神经元中的聚集和减轻神经毒性的潜在治疗靶点。NRBF2 作为PIK3C3复合物的一部分在调控自噬的形成发挥重要作用。.我们发现在AD动物模型中NRBF2的表达量降低，这就说明NRBF2可能参与了AD的发生和发展。 进一步研究发现，在AD细胞模型中过表达NRBF2可以降低APP-CTFs 以及Aβ的量。相反，如果在AD细胞模型中减少NRBF2的表达造成了APP-CTFs 以及Aβ的堆积。通过实验发现NRBF2是通过调节自噬来调控APP-CTFs 以及Aβ的堆积。更重要的是，敲除NRBF2 造成了APP,APP-CTF 在早期内涵体的堆积，减少了APP,APP-CTF 向自噬小体的募集。MON1,CCZ1作为Rab7 的GEF调控Rab7的活性，在细胞内的物质运输中发挥重要作用，我发现NRBF2与MON1,CCZ1相互作用调控MON1,CCZ1的 GEF活性。不仅如此，NRBF2还调控APP与Rab7，MON1,CCZ1的相互作用，影响APP的降解。总之，我们的结果揭示了NRBF2与AD相关蛋白APP之间的潜在联系。