基于质谱的阿尔茨海默病蛋白质翻译后修饰研究进展：技术突破与治疗新策略

推荐：本文综述了质谱(MS)技术在阿尔茨海默病(AD)蛋白质翻译后修饰(PTMs)研究中的最新进展，系统阐述了磷酸化、糖基化、瓜氨酸化等关键PTMs在AD病理中的作用机制，介绍了DDA/DIA等质谱技术和多种富集方法的创新应用，为AD早期诊断标志物发现和靶向治疗策略开发提供了重要参考。

　　

阿尔茨海默病(AD)作为最常见的神经退行性疾病，全球每3.2秒就新增一例患者，预计到2050年患者人数将达1.39亿。这种毁灭性疾病以认知功能进行性衰退为特征，其病理特征包括β淀粉样蛋白(Aβ)斑块沉积和tau蛋白异常磷酸化形成的神经原纤维缠结。尽管研究已持续数十年，AD的确切发病机制仍不清楚，现有治疗仅能缓解症状而无法阻止疾病进展。在这一背景下，蛋白质翻译后修饰(PTMs)研究为揭示AD分子机制提供了新视角。

质谱(MS)技术的快速发展为PTMs研究带来了革命性突破。与传统Western blot等方法相比，MS具有高灵敏度、高精度和通量优势，能够实现位点特异性鉴定和定量分析。研究人员在《Molecular》杂志发表综述，系统总结了MS技术在AD相关PTMs研究中的最新进展，包括磷酸化、糖基化(N-糖基化和O-糖基化)、瓜氨酸化等关键修饰的检测方法、病理作用及治疗靶点发现。

研究采用多种前沿质谱技术：数据依赖性采集(DDA)和数据非依赖性采集(DIA)用于肽段分析；电子转移高能碰撞解离(EThcD)用于完整糖肽表征；多种富集策略如固定化金属亲和色谱(IMAC)、金属氧化物亲和色谱(MOAC)用于低丰度PTMs检测。样本来源包括AD患者脑组织、脑脊液(CSF)和血浆，以及APP/PS1转基因小鼠模型。

在磷酸化研究方面，研究发现tau蛋白存在80多个磷酸化位点，其中Ser202、Thr205和Ser396/404等位点的异常磷酸化与神经原纤维缠结形成密切相关。质谱分析显示，AD患者脑脊液中磷酸化tau(pTau181和pTau217)水平升高可早于临床症状出现20年，目前pTau217已被FDA批准作为AD诊断标志物。APP蛋白Thr668位点的磷酸化会促进β-分泌酶(BACE1)切割，增加Aβ产生。针对这些发现，多种激酶抑制剂如GSK-3抑制剂Tideglusib已进入临床试验。

糖基化研究发现，APP的N-糖基化(Asn467和Asn496)异常会影响其加工过程，而BACE1糖基化改变与其酶活性增强相关。质谱分析揭示AD患者脑脊液中岩藻糖基化水平下降而内源性O-糖肽增加。特别值得注意的是，tau蛋白O- GlcNAc糖基化(Ser400和Thr403/404)可抑制邻近位点的过度磷酸化，维持tau蛋白稳定性。基于这一发现，O-GlcNAcase抑制剂MK-8719已进入I期临床试验。

在瓜氨酸化研究方面，质谱鉴定出AD患者脑组织中约35%的焦谷氨酸3-Aβ(pyroglutamate3-Aβ)发生瓜氨酸化，这种修饰可能促进斑块持久性和神经毒性。肽基精氨酸脱亚胺酶(PAD)抑制剂Cl-amidine在临床前模型中显示出减少tau和Aβ病理的潜力。

其他PTMs如乙酰化和泛素化也参与AD病理过程。研究发现tau蛋白Lys280乙酰化会加剧其毒性，而蛋白磷酸酶2A(PP2A)甲基化水平降低与tau去磷酸化障碍相关。SUMO化调节剂Anle138b在AD模型中显示出减少tau聚集的效应。

这项研究系统阐述了质谱技术在AD相关PTMs研究中的关键突破，建立了PTMs动态变化与AD病理进程的关联，为理解AD分子机制提供了新视角。研究发现的多项PTMs生物标志物(pTau217、Aβ42/Aβ40比值等)已转化为临床应用，而针对特定PTMs的干预策略如OGA抑制剂、PAD抑制剂等为AD治疗开辟了新途径。未来，随着单细胞质谱、多组学整合等技术的发展，PTMs研究将进一步推动AD精准诊疗的实现。