阿尔茨海默病|《科学》:阿尔茨海默病重大突破!科学家首次看清人脑Aβ42结构,并发现体内结构与体外存在差异,实验室工作需革新丨科学大发现( 二 )
而与体外组装的Aβ42相比 , 尽管它们都含有一个或两个与I型或II型相似的S-形区域的原丝 , 但在侧链方向和原丝间组装上却不尽相同 。
体外聚集对于研究淀粉样蛋白形成的分子机制至关重要 。 然而 , 现有的重组tau和α-突触核蛋白的组装方法产生的细丝结构与从人脑中提取的细丝不同 。 Aβ42细丝的情况似乎也是如此 , 它只部分地再现了人脑内的结构 , 与真实结构存在一定差异 。
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AD患者脑内I型和II型Aβ42纤维的结构
动物模型为研究阿尔茨海默病的分子机制提供了另一种工具 。 AppNL-F基因敲入小鼠表达人源化Aβ、携带瑞典双突变(KM670/671NL)以及App中的Beyreuther/Iberian突变(I716F) 。 该小鼠脑内会出现人类Aβ42的大量沉积、神经炎症和记忆障碍 , 而不需要过量表达APP 。
为了进一步研究这种小鼠模型与人类疾病的相关性 , 研究人员从18个月大的同型AppNL-F小鼠的大脑中测定了Aβ42丝的低温电镜结构 , 该结构与家族型AD患者脑内Aβ细丝结构类似 。构建和家族型AD类似的小鼠模型可以产生与家族型AD患者类似的细丝 , 但都与体外组装的结构不同 , 说明体外组装的蛋白可能缺少了体内组装的某个条件 。
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其他疾病患者及APP NL-F小鼠脑内II型细丝的冷冻电镜结构
Aβ42的组装对AD的发生发展十分重要 。 研究人员发现 , I型细丝主要在散发性阿尔茨海默病患者的大脑中发现 , II型细丝则在家族性阿尔茨海默病患者和其他情况下发现 。 大脑中的Aβ42细丝的结构与体外组装的细丝不同 。 相比之下 , 在AppNL-F基因敲入的小鼠中 , Aβ42沉积物是由II型细丝构成的 。
通过上述研究可以发现:1、体外组装无法模拟体内环境 , 可能缺少体内组装所必需的某些条件;2、家族型 , 也就是出现APP或PS突变的类型会出现II型细丝 , 不论在AD患者还是在AD转基因小鼠中都是如此;3、散发型AD患者脑内的大部分I型丝会不会也对应着目前我们尚未发现的散发型AD的共性特征呢?仍然需要科学家们进一步研究 。
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