PNAS：清华施一公/周瑞报道γ-分泌酶激活蛋白调节淀粉样前体蛋白裂解机制

报道来源：inature

γ-分泌酶对淀粉样前体蛋白(APP)的异常切割与阿尔茨海默病(AD)密切相关。γ-分泌酶激活蛋白(GSAP)特异性促进γ-分泌酶介导的APP切割。然而，潜在的机制仍然不清楚。

2022年3月17日，清华大学施一公及周瑞共同通讯在PNAS 在线发表题为“Modulation of amyloid precursor protein cleavage by γ-secretase activating protein through phase separation”的研究论文，该研究证明GSAP的16 kDa C末端片段(GSAP-16K)在体外经历相分离并在细胞中形成点状凝聚物。 

GSAP-16K对γ-分泌酶切割发挥双重调节作用；稀相中的GSAP-16K增加了APP-C末端99残基片段(C99)的切割，从而优先产生 β-淀粉样肽42(Aβ42)，但GSAP-16K缩合物通过底物螯合减少了APP-C99的切割。值得注意的是，Aβ42/Aβ40比率随着GSAP-16K浓度的增加而显著升高。GSAP-16K通过特定的序列元素与APP-C99稳定结合。这些发现从机制上解释了GSAP介导的γ-分泌酶活性调节，这可能对潜在疗法的开发产生影响。

欢迎加入

全国ADPD学术讨论群

添加小编微信

brainnews_11

-留言ADPD研究群-

阿尔茨海默病(AD)影响全球超过4000万患者，其特征是患者大脑中的淀粉样蛋白斑块。淀粉样斑块是β-淀粉样肽(Aβ)的聚集体，是淀粉样前体蛋白(APP)的裂解产物。APP首先被β-分泌酶切割以产生C-末端99-残基片段（C99），随后由γ-分泌酶加工以产生淀粉样前体蛋白胞内结构域（AICD）和不同长度的Aβ。

膜内蛋白酶γ-分泌酶包括APH-1、nicastrin、Pen-2和催化组分早老素(PS1/PS2)。通过抑制γ-分泌酶减少Aβ的产生代表了一种有吸引力的AD治疗策略。然而，γ-分泌酶的底物选择性抑制因其广泛的底物而变得复杂。克服这一障碍的一种策略是确定仅调节APP切割的新蛋白质靶标。

γ-分泌酶激活蛋白(GSAP)被鉴定为APP切割的特异性激活剂。GSAP的表达水平似乎与AD的易感性和严重程度相关，表明GSAP作为AD治疗的潜在靶标。在已故AD患者的大脑中发现GSAP水平升高。GSAP的表达降低导致AD小鼠模型和细胞中Aβ的产生减少。在细胞中，98-kDa GSAP蛋白被快速加工成16-kDa C-末端片段（称为GSAP-16K）。

文章模式图（图源自PNAS ）

发现GSAP-16K与细胞提取物中的γ-分泌酶和APP-C99相关。尽管GSAP-16K直接结合AICD，但没有证据表明GSAP-16K和γ-分泌酶之间存在直接相互作用。尽管如此，据推测GSAP-16K可能通过诱导 PS1 催化成分的构象变化来激活γ-分泌酶。然而，这个假设无法解释为什么这些变化对γ-分泌酶的其他底物没有影响。目前，GSAP-16K调节γ-分泌酶的机制仍然很大程度上未知。

在这项研究中，证明GSAP-16K在体外和细胞中经历液-液相分离(LLPS)以形成点状冷凝物/液滴。稀相GSAP-16K通过递送底物APP-C99刺激γ-分泌酶的蛋白酶活性。

值得注意的是，GSAP-16K和APP-C99之间的特定相互作用极大地有利于Aβ42的产生，而不是Aβ40的产生。GSAP-16K以其液滴/冷凝物形式隔离APP-C99，使其无法接触γ-分泌酶，从而降低蛋白酶活性。总之，由于相分离，GSAP-16K浓度的增加导致γ-分泌酶活性呈钟形曲线，但Aβ42/Aβ40比率稳步增加。 

原文链接：

https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2122292119