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目的:β淀粉样蛋白(amyloid beta,Aβ)42在阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)发病中占有重要地位。本研究组前期研究工作在一早发性AD家族中发现了早老素-1(presenilin-1,PS1)新的突变位点V97L,该突变能引起细胞内外Aβ42增多。为了探讨PS1 V97L引起Aβ42增多的机制,我们检测了稳定转染空质粒(mock)、野生型(WT)PS1或突变型(mt)PS1 V97L的SH-SY5Y细胞系中Aβ降解酶-neprilysin(NEP)与胰岛素降解酶(Insulin degrading enzyme,IDE)的mRNA及蛋白质表达水平。为进一步研究PS1 V97L影响IDE表达的确切细胞器,我们检测了胞膜、胞浆、内质网(endoplasmic reticulum,ER)及高尔基体(Golgi)内IDE的含量及活性。
方法:分别采用RT-PCR和Western blot检测正常(normal)、Mock、WT及PS1V97L细胞系中NEP与IDE的mRNA及蛋白表达水平。为确定PS1 V97L影响IDE表达的细胞器,我们用免疫荧光双标结合细胞器分离技术检测胞膜、胞浆、ER及Golgi中IDE的蛋白含量。同时,运用胰岛素降解实验检测各细胞器中IDE的酶活性。
结果:
1、稳定转染PS1 V97L细胞系中IDE mRNA表达水平较正常、稳定转染Mock及WT PS1细胞系显著减少(V97L vs.Normal,P=0.002;V97L vs.Mock,P=0.001;V97L vs.WT,P=0.02),而normal、Mock及WT细胞系之间IDE表达无明显差异。
2、稳定转染PS1 V97L细胞系中IDE蛋白表达水平较正常、稳定转染Mock及WT PS1细胞系显著减少(V97L vs.Normal,P=0.0006;V97L vs.Mock,P=0.002;V97L vs.WT,P=0.011),而normal、Mock及WT细胞系之间IDE表达无明显差异。
3、稳定转染PS1 V97L细胞系中NEP mRNA表达水平较正常、稳定转染Mock及WT PS1细胞系显著减少(V97L vs.Normal,P=0.0.0002;V97L vs.Mock,P=0.0001;V97L vs.WT,P=0.002),而NEP蛋白表达水平与其他细胞组比较无明显差异。
4、免疫荧光双标显示IDE与膜蛋白标记物E-cadherin部分重合,结合细胞器分离技术检测稳定转染wt PS1基因与PS1 V97L的细胞系中胞膜IDE的含量及活性,结果表明PS1 V97L细胞系中胞膜IDE蛋白含量与wt细胞系比较无明显差异,而胞膜IDE活性显著降低(P=0.001)。
5、Western blot显示PS1 V97L细胞系中胞浆Aβ42较wt细胞系显著增多,而IDE含量显著下降((P<0.05)。PS1 V97L细胞系中胞浆IDE的酶活性也明显降低(P=0.001)。
6、免疫荧光双标显示IDE分别与ER或Golgi标记物部分重合。结合细胞器分离技术定量分析发现PS1 V97L细胞系中ER中IDE表达与wt细胞系比较减少了42.8%,而Golgi中IDE表达无显著差异。PS1 V97L细胞系ER与Golgi内Aβ42含量分别增加3倍和1倍。PS1 V97L细胞系ER中IDE酶活性明显降低(P=0.001),Golgi中IDE酶活性略下降,但无显著性差异。
结论:PS1 V97L引起细胞外Aβ42增多可能是由于胞膜IDE酶活性下降造成的,而胞浆与ER中IDE含量及活性下降可能是PS1 V97L引起细胞内A1342增多的原因。