p18在APP运输和加工过程中的功能研究

β淀粉样前体蛋白(β-amyloid precursor protein，APP)，即β淀粉样多肽(amyloidβ-peptide，Aβ)的前体，是阿尔茨海默症(Alzheimer's disease，AD)发生的重要因素。APP的胞内运输和加工受到精确的调控，内体-溶酶体系统是产生Aβ的主要区域。APP可以通过内吞途径从细胞膜到达早期内体，或者从高尔基体直接到达早期内体，许多调控蛋白被报道参与介导这些过程。但是，APP从早期内体到晚期内体和溶酶体(late endosome and lysosome，LEL)的分选机制还不清楚。<br> 本文鉴定了一个与APP胞内结构域(APP intracellular domain，AICD)相互作用的蛋白，p18。p18全长只有161个氨基酸，分子量为18 kDa，是一个LEL驻留蛋白，其主要功能是参与调控内体动态和微丝骨架。本文通过酵母双杂交和免疫共沉淀实验确定p18通过其C端结构域结合AICD。APP靠近C末端的KFFEQ基序是p18识别的信号序列。p18和APP在N2a细胞的核周区域，以及海马神经元的胞体和突起中都有很好的共定位，且主要共定位于LEL区域。荧光共振能量转移实验显示p18和APP之间的相互作用是直接的相互作用。APP的KFFEQ基序突变后二者的相互作用消失，并且二者共定位的比例也降低。p18缺失增加了APP的α型加工产物CTFα和sAPPα的量，抑制了Aβ1-40和Aβ1-42的产生，但是并不影响APP的成熟过程、β型加工产物CTFβ和sAPPβ以及γ型加工产物AICDγ的量。此外，p18也不影响三种APP分泌酶α、β和γ的活性。进一步结果显示，p18敲除虽然不影响APP在细胞膜上的内吞过程，但是抑制了其内吞之后从早期内体到晚期内体的运输。免疫分离和荧光蛋白淬灭实验的结果表明p18缺失增加了定位于早期内体APP的量，而减少了定位于晚期内体的APP。同时，观察到p18缺失增加了细胞表面APP的量。这些结果表明，p18缺失阻碍了APP从早期内体到LEL的运输，滞留在早期内体的APP被回收到细胞膜从而导致细胞表面APP量的增加，并且由于定位于细胞膜的APP更倾向于通过不产生Aβ的途径进行加工，因此最终抑制了Aβ的产生。<br> p18和APP从早期内体到晚期内体的运输是由衔接蛋白复合体3(adaptor proteincomplex3，AP-3)介导的。p18通过AP-2和网格蛋白依赖的内吞途径到达早期内体之后，AP-3识别并结合p18 N端的EERKLLL分选信号，介导其从早期内体到LEL的运输，敲低AP-3导致p18滞留在早期内体。Pull down和酵母双/三杂交结果显示p18可以结合AP-3复合体，并且是特异的结合AP-3的δ-σ3A。p18的EERKLLL分选信号突变后不能够与AP-3结合。AP-3和p18在细胞的核周区域有很好的共定位，实时动态追踪可以观察到许多荧光蛋白标记的AP-3和p18及APP一起运动，免疫共沉淀结果也显示AP-3能够结合p18-APP。敲低AP-3导致APP滞留在早期内体。并且，在AP-3敲低的基础上进一步敲低p18，没有加剧APP滞留在早期内体的表型，说明p18介导的APP运输完全依赖于AP-3。最后，敲低AP-3抑制了Aβ1-40和Aβ1-42的产生，此结果和p18缺失导致Aβ产生量降低一致。这些数据表明，AP-3介导p18-APP复合体从早期内体到晚期内体的运输，从而促进Aβ的产生。<br> 综上所述，APP到达早期内体后，p18通过C端结构域和APP的KFFEQ分选信号相互作用形成p18-APP复合体。同时，AP-3结合p18N端的EERKLLL分选信号，将含有p18-APP复合体的运输小泡从早期内体运输到LEL，在这些区域里APP主要通过产生Aβ的途径进行加工。由此推测p18是一个潜在的阿尔茨海默症的治疗靶标。