14－3－3蛋白与突触核蛋白磷酸化的研究进展

陶瑞松， 王 伟

（合肥师范学院 生命科学系，安徽 合肥230601）

帕金森病（Parkinson disease，PD）是一种常见的神经退行性疾病，人们对其发病机制的认识还不明确。在PD病人的中脑黑质多巴胺能神经元中存在路易小体（Lewy bodies，LBs），其主要成分是突触核蛋白（α－Synuclein，α－SYN）所形成的聚集［1－2］。α－SYN的蛋白序列包括3个部分：（1）由1－60个氨基酸组成的氨基端，具有保护神经元的作用，由5到6个不完全保守的重复区（KTKEGV）形成α－螺旋结构；（2）由61－95个氨基酸组成的非淀粉样蛋白结构（non－amyloid component，NAC），目前认为该区是形成聚集的关键；（3）由96－140个氨基酸组成的羧基端，在羧基端的氨基酸侧链中含有与病理相关的酪氨酸和丝氨酸磷酸化结合位点［3］。

14－3－3蛋白是一类在哺乳动物中广泛存在的高度保守的调控蛋白，与细胞内信号蛋白密切联系，因它在DEAE－纤维素层析中的组分分布和在凝胶电泳中的迁移位置而得名。14－3－3蛋白由7个亚型组成（分别为β、ε、γ、η、σ、τ和ζ），各亚型之间形成同源或异源的二聚体［4］。现已知14－3－3蛋白几乎在哺乳动物的所有组织中表达，在脑中的含量尤为丰富。14－3－3蛋白具有多种生物学功能，除了参与信号的传导外，还包括调节程序性死亡、细胞周期进程、细胞增殖等基本生命现象［5］。

1 14－3－3蛋白与突触核蛋白相互作用

14－3－3蛋白是一个调控蛋白，在细胞信号转导中起着关键性的作用。它能够与包含有丝氨酸／苏氨酸磷酸化结合位点的多种蛋白质结合，从而直接参与调控激酶以及磷酸酶的活性，在蛋白质的相互作用过程中发挥桥梁和纽带的作用。同时14－3－3还可以结合转录因子，以复合物的形式调控靶基因的表达。近年来14－3－3蛋白在神经系统疾病中的作用越来越受到关注［6－7］。

α－SYN的氨基端与14－3－3蛋白的相似度超过40%，并且二者在空间结构和功能上也具有一致性［8］。已有的研究表明14－3－3蛋白和α－SYN蛋白在路易小体中共存［9］。黄银霞等人［10］利用免疫共沉淀、GST pull down和ELISA等方法证实α－SYN蛋白不仅能与原核细胞表达的14－3－3蛋白存在相互作用，而且能够结合脑中的内源性14－3－3蛋白。在体外培养的人脑神经元实验发现α－SYN蛋白与14－3－3蛋白可以形成蛋白复合物，该复合物能够引起多巴胺能神经元的死亡，从而参与了PD的发生过程［11］。

2 14－3－3蛋白与突触核蛋白的磷酸化

在生命活动中14－3－3蛋白通过参与蛋白质的相互作用发挥着重要的调控功能。在14－3－3蛋白和靶蛋白相互作用中磷酸化修饰发挥了关键作用：首先14－3－3蛋白识别序列的产生通过磷酸化实现，其次磷酸化还可以对14－3－3蛋白和靶蛋白的结合发挥直接的调控作用。卜碧涛等人［12］证实了14－3－3蛋白家族与阿尔茨海默病（Alzheimer disease，AD）患者脑组织中tau蛋白的异常磷酸化有密切联系。

在PD中，α－SYN的磷酸化参与了路易小体的形成，通过病理样本分析发现α－SYN蛋白的第129位丝氨酸（Ser129）被广泛地选择性地磷酸化，而在非PD患者中该位点磷酸化水平被证明是非常低的［5］，这些结果均说明第129位丝氨酸的磷酸化在PD的发病过程中发挥着重要作用。在PD的发病过程中α－SYN蛋白Ser129磷酸化为什么会出现由对照组的的低水平升高到PD状态下的高水平，在这一过程中磷酸化发挥着什么样的作用目前仍不十分清楚。Xu等［13］发现在PD患者的黑质中α－SYN蛋白复合物的含量明显上升，并伴有14－3－3蛋白的存在。由14－3－3蛋白的功能推测其参与了α－synuclein的磷酸化过程。

3 前景展望

在神经退行性疾病的发病过程中，致病蛋白的磷酸化在蛋白特性和功能的调节方面起着重要的作用。在阿尔茨海默病（AD）中由于tau蛋白被过度磷酸化，导致神经原纤维缠结的产生［14］；在脊髓小脑共济失调I型（SCA1）中，ataxin－1的第776位丝氨酸可以被蛋白激酶Akt磷酸化，对突变的ataxin－1核内包涵体的形成以及产生神经元毒性有重要的影响［15］；在亨廷顿舞蹈症（HD）中，蛋白激酶Akt和Cdk5可以分别磷酸化致病蛋白huntingtin的第421位和第434位的丝氨酸，这两个位点的磷酸化均可以使突变huntingtin所产生的神经元毒性下降［16－17］。在齿状核红核苍白球下部核萎缩症（DRPLA）中，DRPLA 蛋白能够被激酶JNK（c－Jun N－terminal kinase）磷酸化，同时减弱了JNK同突变的DRPLA蛋白结合力［18］。通过以上的描述我们可以看到神经退行性疾病的发病过程与致病蛋白的磷酸化紧密相关，而且对疾病的发病过程也存在明显的影响。

众所周知，蛋白质翻译后修饰使蛋白质的结构趋于复杂，功能趋于完善，是导致蛋白质活性改变的主要手段。而磷酸化作用是一种普遍存在的蛋白质翻译后修饰，其底物被修饰的氨基酸残基在激酶的作用下与一个磷酸基团结合，从而调节相应蛋白的功能以及特性。在14－3－3蛋白和靶蛋白相互作用中磷酸化修饰发挥了关键作用，而在PD中α－SYN蛋白的第129位丝氨酸（Ser129）几乎全部处于磷酸化修饰状态，因此认为14－3－3蛋白在αsynuclein的磷酸化过程中可能扮演着重要的角色。

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