靶向 CREB3L2-ATF4 异源二聚体：阿尔茨海默病治疗新希望

为探究阿尔茨海默病（AD）中神经元转录变化机制，研究人员开展了关于蛋白酶体抑制和 eIF2α 激酶 HRI 对 CREB3L2-ATF4 异源二聚体形成影响的研究。结果发现蛋白酶体抑制可增加相关转录因子水平，HRI 激活则有相反作用。这为 AD 治疗提供新方向。

　　阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一种令人谈之色变的神经退行性疾病，它就像大脑中的 “橡皮擦”，无情地抹去患者的记忆和认知能力。随着全球老龄化加剧，AD 患者数量不断攀升，给家庭和社会带来沉重负担。目前，AD 的发病机制尚未完全明晰，这使得寻找有效的治疗方法困难重重。在 AD 的诸多病理特征中，神经元的转录变化是关键环节之一，而由应激反应转录因子 CREB3L2（环磷腺苷效应元件结合蛋白 3 样蛋白 2）和 ATF4（激活转录因子 4）形成的异源二聚体，与 AD 大脑中高达 50% 的基因表达变化相关，然而其形成和稳定机制却如同迷雾，亟待揭开。哥伦比亚大学的研究人员为了深入了解这一复杂机制，开展了一系列研究。他们发现，蛋白酶体抑制和 HRI（血红素调节抑制因子）激活在 CREB3L2-ATF4 异源二聚体的形成过程中发挥着关键作用。这一研究成果发表在《Cell Death and Disease》上，为 AD 的治疗提供了新的潜在靶点和方向。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：通过培养大鼠胚胎神经元和 HEK293T 细胞构建细胞模型；利用慢病毒转导技术干扰 HRI 表达；借助共免疫沉淀和免疫印迹技术检测蛋白相互作用和表达水平；采用邻近连接分析（PLA）技术观察蛋白二聚体形成；运用蛋白酶体活性检测技术分析蛋白酶体功能变化。
研究结果如下：

1. ER 应激与异源二聚体形成关系：研究人员发现，内质网（ER）应激单独存在时，不足以诱导 CREB3L2-ATF4 异源二聚体化。用毒胡萝卜素（thapsigargin）处理原代皮质神经元，虽然能大幅诱导核 ATF4 水平上升，但 CREB3L2 水平并未显著增加，且未检测到 CREB3L2-ATF4 二聚体化。而用可溶性寡聚 Aβ₄₂处理皮质神经元 36 小时，可显著增加核内 ATF4 和 CREB3L2 水平，以及 CREB3L2-ATF4 异源二聚体数量。
2. 蛋白酶体抑制的作用：蛋白酶体抑制可触发 CREB3L2-ATF4 异源二聚体化。用硼替佐米（bortezomib，BTZ）抑制蛋白酶体 5 小时，能使 ATF4、CREB3L2 蛋白水平以及异源二聚体复合物水平均增加。同时，研究证实 Aβ₄₂会抑制蛋白酶体活性。此外，Aβ₄₂诱导的 CREB3L2 从内质网释放并向细胞核积累，依赖于 S2P（位点 2 蛋白酶）的切割。蛋白酶体抑制可增加 S2P 水平，促进 CREB3L2 的切割和核定位。
3. HRI 对相关蛋白水平的影响：HRI 激活对 CREB3L2 和 ATF4 水平的调节作用不同。用 HRI 小分子激活剂 BtdCPU 处理皮质神经元，会使 ATF4 水平显著增加，而 CREB3L2 水平在细胞核中显著降低。敲低 HRI 后，BTZ 处理仍能使 ATF4 和 CREB3L2 水平显著增加，说明 CREB3L2 水平主要受蛋白酶体依赖的降解调控，而持续的 HRI 活性与 CREB3L2 水平呈负相关。
4. HRI 激活对异源二聚体信号效应的影响：HRI 激活可防止 CREB3L2-ATF4 信号效应。在 Aβ₄₂处理的神经元中应用 BtdCPU，能消除 Aβ₄₂诱导的核内 CREB3L2-ATF4 异源二聚体数量增加，降低 CREB3L2 水平，增加 ATF4 水平，并使 SNX3（retromer 复合物的一个组件）表达恢复到基线水平。
   研究结论和讨论部分指出，AD 相关的转录因子异源二聚体 CREB3L2-ATF4 的形成，是在寡聚 Aβ₄₂抑制蛋白酶体之后发生的。HRI 对 ATF4 和 CREB3L2 水平的调节具有复杂性，持续激活 HRI 会降低 CREB3L2 水平，这可能是一种自我限制的应激反应，但在 Aβ₄₂存在的情况下这种机制失效。蛋白酶体抑制增加 CREB3L2 水平的具体机制还有待进一步探索。该研究表明，在错误折叠蛋白积累或蛋白酶体抑制的情况下激活 HRI，有望成为纠正 Aβ₄₂相关基因表达变化的潜在方法，为 AD 的治疗开辟了新的思路，为后续开发更有效的治疗策略提供了重要理论依据。