华中科技大学PNAS发表研究新成果

　　

生物通报道  来自华中科技大学、江汉大学、埃默里大学医学院等处的研究人员证实，tau蛋白K340位点SUMO化修饰(sumoylation)可促进tau磷酸化，并抑制泛素化介导的tau降解。研究结果发表在11月5日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

华中科技大学的王建枝（Jian-Zhi Wang）教授以及王小川（Xiao-Chuan Wang）副教授是这篇论文的共同通讯作者。王建枝教授从事老年性痴呆症的发病机制和防治策略的研究。王小川副教授的研究方向为PP2A活性调节。现主要从事神经退行性疾病—老年性痴呆发病机制、早期诊断和防治的基础研究。

阿尔茨海默氏症（AD）是一种较为常见的，呈进行性发展的可致死性神经退行性疾病，主要病理改变是以细胞内的纤维原纤维缠结（NFTs）和细胞外的老年斑（SPs）形成为特征。

Tau蛋白是一种重要的微管相关蛋白，与微管一起构成神经细胞骨架结构，主要生理功能可促进微管蛋白聚合形成微管，维持其功能稳定。当tau蛋白发生过度磷酸化时，将失去稳定微管的作用，并以其为中心导致NFTs的形成进而导致神经推行性病变（延伸阅读：中科院PNAS文章：阿尔茨海默氏症新成果 ）。此外，tau蛋白还有糖基化、甲基化、乙酰化、硝基化、泛素化等翻译后修饰，其与tau蛋白的异常过度磷酸化及其降解均密切相关。因此，对以tau蛋白异常过度磷酸化为主的翻译后修饰以及这些修饰对其降解的影响研究一直受到学术界高度关注。

SUMO为小的泛素样修饰分子，含SUMO-1、SUMO-2、SUMO-3和SUMO-4四种类型，其功能是通过对底物蛋白进行SUMO修饰使底物蛋白的转录调控、底物蛋白功能和其在亚细胞器定位以及底物蛋白稳定性发生改变。底物蛋白的SUMO修饰可调节底物与其他蛋白之间的结合，既可干扰底物蛋白同其他蛋白的结合，又可为其他蛋白的结合提供位点，还可导致底物蛋白的空间构象发生改变从而暴露或隐藏同其他蛋白质的结合位点。SUMO与泛素可能存在相同的靶蛋白结合位点——赖氨酸残基，故有些靶蛋白SUMO化和其泛素化具有拮抗作用。

在这篇新文章中研究人员证实，SUMO-1可以修饰tau，且tau的SUMO化诱导了tau过磷酸化。而在K340R位点（SUMO化位点）定点诱变tau，或是采用白果酸同时抑制tau的SUMO化可破坏SUMO-1的效应。反过来，tau过磷酸也促进了它的SUMO化；后者转而降低了tau蛋白的可溶性以及泛素化，抑制了tau降解。此外，研究人员在阿尔茨海默氏症大脑皮质中检测到SUMO-免疫反应性增加、磷酸化tau共染色，大鼠原代海马神经元暴露于β淀粉样蛋白诱导了磷酸化tau剂量依赖性的SUMO化。

这些研究结果表明了tau的SUMO化与tau的过度磷酸化相互作用、相互促进，并通过拮抗其泛素化抑制了tau的降解，从而提供了阿尔茨海默氏症tau聚集有关的一些新认识。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

SUMOylation at K340 inhibits tau degradation through deregulating its phosphorylation and ubiquitination

Intracellular accumulation of the abnormally modified tau is hallmark pathology of Alzheimer’s disease (AD), but the mechanism leading to tau aggregation is not fully characterized. Here, we studied the effects of tau SUMOylation on its phosphorylation, ubiquitination, and degradation. We show that tau SUMOylation induces tau hyperphosphorylation at multiple AD-associated sites, whereas site-specific mutagenesis of tau at K340R (the SUMOylation site)……

作者简介：

王建枝教授，女，1957年4月生，教育部****特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、国家教学名师、全国师德标兵获得者，教育神经系统重大疾病重点实验室主任、教育部神经系统重大疾病创新团队牵头人、国家重点学科病理学与病理生理学负责人。现为华中科技大学教授、博士生导师，兼任华中科技大学同济医学院基础医学院副院长、病理生理学系主任、湖北省暨武汉市病理生理学会理事长、中国老年性痴呆科学家协会副主席、中国病理生理学会副理事长等。研究方向：从事老年性痴呆症的发病机制和防治策略的研究。

王小川，副教授，1970年生，博士，副教授，硕士生导师，教育部新世纪优秀人才支持计划2007年度获得者, 教育部及湖北省重大神经系统疾病重点实验室学术骨干、教育部创新团队学术骨干。2007.6-2009.8赴美国纽约州立基础研究所进行博士后研究，师从国际Alzheimer病研究专家K Iqbal教授，研究方向：PP2A活性调节。现主要从事神经退行性疾病—老年性痴呆发病机制、早期诊断和防治的基础研究。作为申请者获国家自然科学基金资助课题2项、教育部新世纪优秀人才支持计划及多项省、市科研及教学项目，参加了“973” 、“863计划”、国家自然科学基金重点项目等多项研究工作。