蛋白酶体降解sca3疾病相关蛋白ataxin-3的研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文蛋白酶体降解SCA3疾病相关蛋白ataxin-3的研究姓名：王洪枫申请学位级别：博士专业：神经生物学指导教师：王光辉20090501摘要脊髓小脑共济失调三型(SCA3)即马查多．约瑟夫病(MJD)，是一种常染色体显性遗传的神经退行性疾病。在各种脊髓小脑共济失调疾病中，SCA3是最常见的亚型。SCA3的主要症状是小脑变性，锥体和外锥体病变，进行性眼外肌麻痹和面部抽搐等。国际报道SCA3病人的平均发病年龄为37．4士14．1岁，国内基因诊断的SCA．3／MJD患者平均发病年龄为33．9士9．5岁。它的发病主要是由于致病基因MJDl产物

2、at蕊n-3的C末端发生多聚谷氨酰胺数目的异常扩增引起的。AtaXin．3在人体内广泛存在，与其它多聚谷氨酰胺疾病一样，当polyQ扩增时，蛋白会形成错误折叠。SCA3的显著特征是在脑组织细胞中形成大量泛素化的聚集，这些由多聚谷氨酰胺蛋白异常折叠所引起的聚集常常和分子伴侣，转录因子以及蛋白酶体共定位在一起，这些现象提示SCA3的发病机理可能与改变或损伤上述蛋白功能有关。泛素蛋白酶体通路(UPP)是细胞内重要的降解途径，短寿命蛋白，异常折叠蛋白或者损伤多肽等都通过UPP降解。底物蛋白先是经过泛素激活酶(E1)，泛素结合酶(E2)，泛素连接酶(E3)等多种酶的多

3、步反应后被标记上泛素链，然后被转运蛋白带到蛋白酶体降解。19S蛋白酶体是催化亚基，是由多个亚单位组成，其中有六个具有ATP酶活性的蛋白。这六个ATP酶具有一定的底物特异性，通过单个的突变可以找到各自不同的特异底物。P45是其中的一个ATP酶，它可以结合Spl和vit锄inD受体并促进后两者的降解。Ataxin一3包含有2个或3个UIM，通过UIM区域可以结合泛素化底物并通过ataxin一3的Josephindomain来行使去泛素酶的功能。Ataxin．3还可以结合HHR23和VCP’它们具有将泛素化底物运送到蛋白酶体的功能，这提示ata)【in．3和蛋白酶

4、体有着紧密的联系。另外研究表明ataxin．3是泛素蛋白酶体底物，但是明确的降解机制还不清楚。我们的实验显示ataXin．3与蛋白酶体有直接的联系。在体外和细胞内野生型(正常长度polyQ)和突变(异常扩增polyQ)ataXin·3与19S蛋白酶体上具有ATP酶活性的亚基p45直接结合。细胞内共转染实验表明p45可以调控的ata)(in一3的降解，体外降解系统中我们得到同样的结论。这种调控作用可以被蛋白酶体抑制剂MG．132所阻断。在N2a或者HEK293细胞系中，过表达的p45可以显著地促进ataxin．3的降解，而另外两种神经退行性疾病相关蛋白，SOD

5、l和alpha摘要synuclein却不被p45调控，这说明p45对ata)(in．3的调控是特异的。另外p45的ArP酶活性对于它的功能也十分重要，实验表明丧失ATP酶活性的p45不再促进ataxin．3的降解。我们确认了ataxin．3与p45结合的位点在N端，另一组实验则证明p45对酏a)【in-3的调控作用依赖于ataxin．3的泛素结合区(UIM)，但是仅有UIM区又不足以造成p45对它的降解调控。p45与蛋白酶体上其他几个具有ATP酶活性的蛋白同源性很高，我们发现只有p45对ataXin．3具有调节降解的作用，这也说明了此促进降解的作用是特异的。

6、综上我们得出结论：蛋白酶体上具有ATP酶活性的蛋白p45可以特异性的促进ataXin．3通过蛋白酶降解，这种作用是通过与ataXin．3N端的直接结合并且依赖于UIM功能区域的。这一发现可能为我们更好的了解SCA3的发病机制，寻求治疗SCA3的方法提供一些帮助。关键词：神经退行性疾病；SCA3／MJD：多聚谷氨酰胺：泛素．蛋白酶体系统；聚集IlABSTRACTspinocerebellaurataXia(scA3)，alsocalledMachado—Josephdisease(MJDjisanautosomaldominaIltneurodegenerat

7、ivedisorder．Itisthemostcommonsubtypemspinocerebellarata)【ia．whichischaracterizedclinicaLllybycerebellarataxia，pyramidalaIldextrapyr锄idalsigns，progressiveextraocularmusclep2Lralysisandfacialtic．It’sreportedthatthemeanageatonsetis37．4士14．1yearsinmeWholeworld，andinCllinat11emeanageisa

8、bout33．9士9．5years．Itiscaus