劉聰聰， 王培昌， 王亞琦

(首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院檢驗科， 北京 100053)

阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是一種與年齡及特定神經(jīng)病理學(xué)相關(guān)的慢性退行性疾病。AD的典型病理特征包括淀粉樣斑塊沉積、神經(jīng)纖維纏結(jié)的形成以及神經(jīng)元的凋亡。疾病的進(jìn)程呈進(jìn)行性，伴隨著神經(jīng)元的死亡，患者逐漸出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙、身體各項機(jī)能喪失、失去自理能力，最終導(dǎo)致死亡[1]。截至2019年底，我國60歲及以上老年人約有2.54億，老年人患癡呆人數(shù)超過1千萬，老年期癡呆患病率約3.99%[2]，在各種病因所導(dǎo)致的癡呆病例中，診斷為AD的病例超過600萬，占比高達(dá)50%～75%[3]。然而，目前尚無有效的治療方案，其原因在于AD的發(fā)病機(jī)制不明晰。因此，探究AD發(fā)病機(jī)制以及治療方法成為老年醫(yī)學(xué)的重要課題，β-分泌酶(β-site APP cleaving enzyme 1，BACE1)作為AD發(fā)病環(huán)節(jié)的重要一環(huán)，值得進(jìn)行深入探討。蛋白質(zhì)之間的相互作用是蛋白質(zhì)發(fā)揮其生物學(xué)功能的重要途徑，參與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞增殖凋亡等調(diào)控生命活動的重要過程，探究BACE1及其與相互作用蛋白質(zhì)之間的相互作用，能夠為AD的發(fā)病分子機(jī)制以及藥物研發(fā)帶來啟示。

1 β-分泌酶的生物學(xué)功能

在人體內(nèi)，β-淀粉樣蛋白前體蛋白(amyloid precursor protein, APP)存在兩條降解途徑：非淀粉樣降解途徑和淀粉樣降解途徑，正如Fig.1所示。正常生理條件下，APP以非淀粉樣降解途徑為主，而在AD中，APP通過淀粉樣降解途徑生成β-淀粉樣蛋白(β-amyloid protein, Aβ)增多。β-分泌酶(β-site APP cleaving enzyme 1, BACE1)是胃蛋白酶家族的I型天冬氨酸蛋白酶，是催化APP分解成為Aβ關(guān)鍵步驟的限速酶[4]，BACE1能特異性識別并切割A(yù)PP 671和672之間的位點(diǎn)，裂解APP產(chǎn)生可溶性的sAPPβ和含有99個氨基酸殘基的跨膜片段C99或CTF-β，γ-分泌酶進(jìn)一步切割C99產(chǎn)生了Aβ40與Aβ42兩種不同長度的產(chǎn)物[5]。Aβ42更易聚集形成寡聚體，引起AD的特征性病理改變，形成腦內(nèi)淀粉樣斑塊以及tau蛋白磷酸化后神經(jīng)原纖維纏結(jié)[6]。

Fig.1 Proteolytic processing and cleavage sites of APP (A) Non-amyloidogenic pathway. APP is cleaved into C83 and sAPPα by α-secretase, and C83 is further cleaved into P3 and AICD by γ-secretase, which is the main pathway of APP degradation. (B) Amyloidogenic pathways. APP is cleaved by β-secretase into C99 and sAPPβ. Due to the different cleavage sites of γ-secretase, C99 is further cleaved into Aβ40 and Aβ42

在AD患者的大腦和體液中，檢測到BACE1的濃度和活性增加。AD患者的尸檢結(jié)果顯示，其腦組織中BACE1水平增高[7]。該結(jié)果驗證了BACE1在AD病理生理學(xué)中發(fā)揮關(guān)鍵作用的淀粉樣級聯(lián)假說。BACE1催化的淀粉樣斑塊的形成是AD早期發(fā)病的機(jī)制。BACE1水平的升高發(fā)生于神經(jīng)元凋亡之前，并正反饋地推動AD病程的進(jìn)展，是AD發(fā)生的早期信號[8]，抑制BACE1的表達(dá)量及其活性，能減少致病的淀粉樣斑塊的聚集，從而進(jìn)一步延緩AD的病理進(jìn)程。BACE1作為淀粉樣斑塊形成起始環(huán)節(jié)的重要一環(huán)，必然會成為早期AD的治療靶點(diǎn)[9]。

2 β-分泌酶的合成與修飾

完整的BACE1包含5個功能結(jié)構(gòu)域。正如Fig.2所示，分別是信號肽結(jié)構(gòu)域、前結(jié)構(gòu)域、催化結(jié)構(gòu)域、胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域和跨膜結(jié)構(gòu)域。每個功能結(jié)構(gòu)域都在BACE1的合成修飾、活性表達(dá)中發(fā)揮重要的作用。BACE1基因位于11號染色體，包含9個外顯子和8個內(nèi)含子[10]，經(jīng)轉(zhuǎn)錄和翻譯形成完整肽鏈。BACE1首先在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成含有501個氨基酸的酶原，經(jīng)過乙?；吞腔揎?，折疊形成穩(wěn)定的空間構(gòu)象。此時，催化結(jié)構(gòu)域經(jīng)過折疊，使BACE1形成有活性的蛋白酶，進(jìn)而向高爾基體運(yùn)輸。在高爾基體中，用于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位的前結(jié)構(gòu)域及信號結(jié)構(gòu)域，被前蛋白轉(zhuǎn)化酶(Furin)切除，并形成成熟的BACE1。成熟的BACE1經(jīng)運(yùn)輸?shù)竭_(dá)細(xì)胞膜，并內(nèi)化進(jìn)入內(nèi)體。其中，跨膜結(jié)構(gòu)域的棕櫚?；c胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的磷酸化修飾，對于BACE1錨定脂閥、調(diào)節(jié)BACE1質(zhì)膜到內(nèi)體的循環(huán)發(fā)揮了重要作用[11]。經(jīng)過上述一系列糖基化、磷酸化、棕櫚?；鸵阴；揎梉4]，BACE1廣泛表達(dá)在神經(jīng)系統(tǒng)的各類細(xì)胞中。其中，神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)最為豐富[12]。

Fig.2 The schematic diagram of human BACE1 structure The BACE1 protein contains five domains, namely signal peptide domain, pro domain, catalytic domain, transmembrane domain and cytoplasmic domain. The pro domain and signal domain are excised by Furin to form mature BACE1

當(dāng)前的醫(yī)療水平無法治愈AD，早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)與早治療對緩解病情的進(jìn)展及嚴(yán)重程度至關(guān)重要[13]。目前，用于AD監(jiān)測的檢驗方法有腦組織活檢、血清與腦脊液(cerebrospinal fluid, CSF)Aβ1-42、T-tau、P-tau的檢測等[14]。但在臨床實踐中，常規(guī)開展的標(biāo)志物僅有CSF Aβ42、T-tau和P-tau[15]。最新研究顯示，血漿、血清BACE1活性檢測診斷AD準(zhǔn)確率達(dá)到了77%，敏感性/特異性：73/70%，可作為候選生物標(biāo)志物輔助AD的早期診斷[16]。早年的研究主要關(guān)注于BACE1抑制劑的研發(fā)，但因為BACE1底物眾多、治療無效或者是抑制劑有較強(qiáng)的毒副作用停止了臨床試驗[17]。目前，BACE1抑制劑的研究陷入瓶頸，以BACE1為治療靶點(diǎn)的研究需要找到一個新的方向。

3 在AD疾病進(jìn)程中β-分泌酶相互作用蛋白質(zhì)對其的調(diào)節(jié)作用

除了目前已知的miR-107、miR-29c、miR-339-5p、miR-186、miR-195、miR-135b、miR-135a、miR-124、miR-298、miR-328、miR-361-3p等非編碼mRNA能對BACE1的表達(dá)進(jìn)行負(fù)調(diào)控外[18-23]，正如Fig.3所示，BACE1相互作用蛋白質(zhì)可以在BACE1轉(zhuǎn)錄水平對BACE1啟動子活性、mRNA水平進(jìn)行調(diào)控。同時，也會在BACE1轉(zhuǎn)錄后翻譯修飾環(huán)節(jié)對BACE1在細(xì)胞內(nèi)分布和轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而影響B(tài)ACE1的酶活性。相互作用蛋白質(zhì)也可以通過改變BACE1構(gòu)象以及與底物競爭性結(jié)合的方式調(diào)節(jié)BACE1的活性。因此，探討B(tài)ACE1相互作用蛋白質(zhì)對BACE1調(diào)節(jié)的具體機(jī)制，對深入研究BACE1的表達(dá)與功能具有重要意義。

Fig.3 Action sites of BACE1 interacting proteins ATF6, Sirtuin 1 and TNX2 regulate the transcription level of BACE1. APP, Sortilin, PrPc, LMKTKI and SNX6 can modulate the distribution and intracellular transport of BACE1. Syn1 and PAR-4 regulate activity of BACE1. Both Ap-2 and GGA3 regulate the degradation of BACE1. RTN3 and SorLA can regulate the cleavage of APP by BACE1

3.1 BACE1相互作用蛋白質(zhì)通過調(diào)節(jié)BACE1的轉(zhuǎn)錄過程影響其生成

研究表明，BACE1主要表達(dá)于神經(jīng)系統(tǒng)，在神經(jīng)元中BACE1啟動子活性要高于非神經(jīng)細(xì)胞，轉(zhuǎn)錄激活因子6(activating transcription factor 6, ATF6)是一種位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的Ⅱ型跨膜蛋白質(zhì)[24]，過表達(dá)的AFT6能夠通過與其他影響因子相互作用抑制BACE1基因啟動子活性，從而抑制BACE1的表達(dá)，同時又能促進(jìn)α-分泌酶的表達(dá)[25]。沉默信息調(diào)節(jié)因子(sirtuins, SIRTs)是重要的抗衰老因子，與神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)，沉默信息調(diào)節(jié)因子1(sirtuin 1, SIRT1)通過過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor gamma, PPARγ)和過氧化物酶增殖物激活受體γ輔助激活因子-1α (Peroxisome proliferator-activated receptor-γ co-activator-1α PGC-1α)去乙酰化，降低BACE1的轉(zhuǎn)錄，從而減少BACE1的生成[26]。沉默信息調(diào)節(jié)因子2(sirtuin 2, SIRT2)是其主要的亞型，在腦細(xì)胞中高度表達(dá)[27]。有研究顯示，SIRT2/內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白4B(reticulon4B, RTN4B)/BACE1病理途徑是AD發(fā)生的重要因素。SIRT2的降低可以提高RTN4B水平，從而降低BACE1水平。其機(jī)制是SIRT2通過催化RTN4B去乙?；?，驅(qū)動RTN4B的降解。RTN4B與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白3(reticulon3, RTN3)同屬于RTN家族，具有相同的C-端結(jié)構(gòu)域，RTN4B與RTN3通過相同的負(fù)調(diào)控方式與BACE1相互作用并影響其表達(dá)，減少BACE1的產(chǎn)生[28]。硫氧還蛋白-2(thioredoxin-2, TXN2)是一種線粒體蛋白質(zhì)，其表達(dá)量隨著年齡的增長而降低。TXN2沉默或過度表達(dá)能選擇性地增加或減少BACE1的轉(zhuǎn)錄，但不改變參與APP催化處理的其他酶的水平[29]。早老蛋白-1(presenilin-1, PS1)與BACE1結(jié)合后，能夠增強(qiáng)BACE1啟動子活性，增加mRNA的轉(zhuǎn)錄以及BACE1的表達(dá)水平，正向調(diào)節(jié)BACE1的合成、修飾與表達(dá)[30]。研究顯示，DNA甲基化能夠調(diào)節(jié)BACE1的表達(dá)，其原因可能是由于PS1轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到BACE1啟動子區(qū)域CpG位點(diǎn)，從而增加導(dǎo)致BACE1轉(zhuǎn)錄水平增高[31]。在重度AD患者的皮質(zhì)區(qū)神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)了大量CpH位點(diǎn)的低甲基化增強(qiáng)子，這可能會上調(diào)BACE1轉(zhuǎn)錄水平[32]。

3.2 BACE1相互作用蛋白質(zhì)通過調(diào)節(jié)BACE1的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)影響其與APP共定位

細(xì)胞是一個高度有序的結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)只有在特定的區(qū)域中才能有效發(fā)揮其功能活性。BACE1的神經(jīng)元轉(zhuǎn)運(yùn)和細(xì)胞定位對于BACE1活性和突觸中Aβ的產(chǎn)生至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)，BACE1主要在內(nèi)體中對APP進(jìn)行切割，在BACE1質(zhì)膜-早期內(nèi)體轉(zhuǎn)運(yùn)期間與APP存在空間的分隔，僅在BACE1與APP在早期內(nèi)體有共同定位時，BACE1才能對APP進(jìn)行切割，而BACE1的不同亞細(xì)胞定位在一定程度上決定了BACE1對APP的切割作用。BACE1部分相互作用蛋白質(zhì)以直接或間接結(jié)合的方式參與了BACE1的細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)恼{(diào)節(jié)。APP可以與BACE1跨膜結(jié)構(gòu)域的相互結(jié)合，促進(jìn)BACE1的內(nèi)吞作用。分揀蛋白Sortilin屬于Vps10p受體家族,是一種跨膜蛋白質(zhì)，Sortilin的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域尾部與BACE1胞外結(jié)構(gòu)域相互作用，參與調(diào)節(jié)BACE1的亞細(xì)胞分布以及逆向轉(zhuǎn)運(yùn)[33]。除了上文所提到的PS1能夠與BACE1結(jié)合增強(qiáng)BACE1啟動子活性外，它還能夠調(diào)節(jié)BACE1的胞內(nèi)運(yùn)輸，促進(jìn)其向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)層遷移，促進(jìn)BACE1更快地發(fā)揮其功能活性[30]。磷脂爬行酶1(phospholipid scramblase 1, PLSCR1)能夠與BACE1尾部的雙亮氨酸殘基結(jié)合并相互作用，影響B(tài)ACE1在脂筏上的分布和募集,調(diào)節(jié)BACE1的細(xì)胞內(nèi)分布[34]。細(xì)胞型朊蛋白(cellular prion protein, PrPC)可以與較低分子量的未成熟的BACE1直接結(jié)合，結(jié)合部位為定位高爾基體的前結(jié)構(gòu)域，這種相互作用增加了BACE1在高爾基體中的含量，抑制其向細(xì)胞表面和核內(nèi)體的運(yùn)輸，抑制BACE1對APP的切割，減少具有神經(jīng)毒性的Aβ的產(chǎn)生[35]，同時PrPC和Aβ的錯誤折疊會引起神經(jīng)元樹突棘的缺失等病理性改變[36, 37]。

BACE1其他相互作用蛋白質(zhì)以非結(jié)合的方式調(diào)節(jié)BACE1的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)。Rab基因編碼的Rab蛋白家族在人體內(nèi)分布廣泛。研究證明，Rab基因突變與神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生發(fā)展有著高度密切的聯(lián)系。Rab39B蛋白屬于Rab GTP酶家族，Rab39B的缺失會使BACE1水平增高，過表達(dá)的Rab39B通過特異性改變細(xì)胞內(nèi)BACE1的轉(zhuǎn)運(yùn)和分布來降低細(xì)胞膜上BACE1的水平[38]。Rab11與細(xì)胞凋亡相關(guān)的酪氨酸激酶(lemur tail kinase 1, LMTK1)共同調(diào)節(jié)BACE1的轉(zhuǎn)運(yùn)，BACE1與Rab11陽性內(nèi)體緊密結(jié)合，并且其定位受LMTK1A激酶活性調(diào)控。LMTK1是一種在神經(jīng)元中大量表達(dá)的內(nèi)體絲氨酸/蘇氨酸激酶，能夠通過調(diào)控Rab11依賴的BACE1內(nèi)體定位[39]。分選連接蛋白6(sorting nexin 6, SNX6)與分選連接蛋白12(sorting nexin 12, SNX12)同屬于含有PX域的SNX家族，該家族對細(xì)胞內(nèi)的膜泡運(yùn)輸發(fā)揮了重要作用[40]，SNX6通過負(fù)向調(diào)節(jié)BACE1在內(nèi)吞環(huán)節(jié)的逆行轉(zhuǎn)運(yùn)以及BACE1的基礎(chǔ)表達(dá)水平來調(diào)節(jié)BACE1介導(dǎo)的Aβ的生物學(xué)轉(zhuǎn)化[41]。與SNX6相同的是，SNX12過表達(dá)引起的Aβ減少也是通過影響B(tài)ACEl在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而影響對APP的剪切[42]。銜接蛋白-2(adaptor protein 2, AP-2)能通過調(diào)控BACE1向溶酶體的運(yùn)輸，來調(diào)節(jié)APP裂解成為Aβ的過程。在特異性敲減AP-2的小鼠中觀察到，BACE1在突觸中向溶酶體的轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)生阻滯，自噬水平降低，BACE1的活性并未發(fā)生改變，而BACE1依賴的APP切割水平升高，從而引起Aβ的堆積和淀粉樣斑塊的形成[43]。

3.3 BACE1相互作用蛋白質(zhì)通過調(diào)節(jié)BACE1的活性影響其對APP的切割作用

BACE1相互作用蛋白質(zhì)可以對BACE1的活性進(jìn)行調(diào)節(jié)。突觸蛋白-1(synapsin 1, SYN1)參與BACE1對APPβ位點(diǎn)切割的調(diào)節(jié)。過表達(dá)的Syn1會通過促進(jìn)BACE1活性上調(diào)來促進(jìn)APP的淀粉樣裂解。其背后的機(jī)制尚不清楚，可能是與Syn1能夠使BACE1停留在適宜的pH環(huán)境中來誘導(dǎo)BACE1的構(gòu)象向更易底物結(jié)合的方向變化[11]。前列腺凋亡反應(yīng)因子-4(prostate apoptosis response-4, PAR-4)是一種亮氨酸拉鏈蛋白質(zhì)，與神經(jīng)元變性和異常Aβ的產(chǎn)生有關(guān)。其C-端與BACE1末端胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域結(jié)合，正向調(diào)節(jié)BACE1活性，促進(jìn)APP通過淀粉樣降解途徑裂解。在海馬組織中，RNAi介導(dǎo)的PAR-4基因沉默導(dǎo)致BACE1切割A(yù)PP的活性降低[44]。

3.4 BACE1相互作用蛋白質(zhì)通過調(diào)節(jié)BACE1對APP-β位點(diǎn)的切割影響其對APP的裂解

BACE1相互作用蛋白質(zhì)通過與BACE1結(jié)合調(diào)節(jié)其與底物的相互作用，從而調(diào)節(jié)BACE1在APP淀粉樣降解途徑中對APP的切割作用。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白3(reticulon3, RTN3)屬于RTN家族，定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，與BACE1的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域相結(jié)合，延長BACE1在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的停留時間，減少BACE1與底物的作用以及向軸突的轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而減少BACE1對APP的切割。調(diào)查研究顯示，RTN3變異與早發(fā)型AD有關(guān)，但RTN3變異并不直接影響B(tài)ACE1活性的負(fù)調(diào)控，可能通過影響RTN3的轉(zhuǎn)錄水平影響B(tài)ACE1[45]。分選蛋白受體A(sorting protein-related receptor, SorLA)又稱LRP-II，是一種I型跨膜蛋白質(zhì),屬于Vps10p受體家族，其肽段尾部與BACE1的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域結(jié)合后，對BACE1裂解APP的過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，其機(jī)制可能與抑制BACE1對β位點(diǎn)的切割有關(guān)[46]。

3.5 BACE1相互作用蛋白質(zhì)通過調(diào)節(jié)BACE1的降解途徑影響其降解水平

BACE1能通過泛素-蛋白酶體途徑和溶酶體途徑進(jìn)行降解，BACE1相互作用蛋白質(zhì)通過與BACE1結(jié)合調(diào)節(jié)BACE1的降解途徑，從而調(diào)節(jié)BACE1的水平。有研究發(fā)現(xiàn)，與二磷酸腺苷核糖基化因子(ADP-ribosylation factor, ARF)有相互作用的高爾基體定位的含γ耳ARF結(jié)合蛋白(Golgi-localized γ-ear-containing ARF-binding proteins, GGA)的VSH結(jié)構(gòu)域，與BACE1相互作用,調(diào)節(jié)BACE1在細(xì)胞中的運(yùn)輸。GGA3通過與BACE1胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域結(jié)合，將BACE1轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體來調(diào)控其降解, GGA3功能喪失會觸發(fā)BACE1的積累[47]。GGA1與GGA3協(xié)同調(diào)節(jié)BACE1，GGA1基因沉默能夠增強(qiáng)GGA3缺失引起的BACE1升高，而BACE1水平增高時，會顯著消耗GGA3，同時也增加了胱天蛋白酶3(caspase-3)介導(dǎo)的GGA1消耗[48]。

BACE1結(jié)合蛋白質(zhì)種類眾多，作用機(jī)制復(fù)雜，除了上述作用機(jī)制明確的結(jié)合蛋白質(zhì)外，尚有許多新發(fā)現(xiàn)的結(jié)合蛋白質(zhì)作用機(jī)制尚未被闡明。例如，腦特異性Ⅱ型膜質(zhì)(brain-specific type Ⅱ membrane protein, BRI3)可在正常人類和小鼠大腦神經(jīng)元中與BACE1免疫共沉淀和共定位,兩者之間可能的相互作用位點(diǎn)是BRI3的N-端胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域和BACE1的C-端胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域，而BRI3的作用尚未被研究[49]。BACE1胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域尾部的半胱氨酸殘基能夠與銅原子結(jié)合，并與作為超氧化物歧化酶1(superoxide dismutase 1, SOD1)伴侶蛋白質(zhì)的CCS的N-端結(jié)構(gòu)域有相互作用，抑制細(xì)胞中SOD1的活性，參與調(diào)節(jié)神經(jīng)的氧化應(yīng)激。軸突中還存在BACE1和可溶性CCS的共轉(zhuǎn)運(yùn)[50, 51]。但研究僅停留在與BACE1相互作用的環(huán)節(jié)，CCS在AD中的作用尚未有研究。

BACE1在神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá)廣泛，參與生理過程眾多，而其作為APP淀粉樣降解途徑的關(guān)鍵酶，介導(dǎo)了Aβ的生成。BACE1相互作用蛋白質(zhì)作為BACE1功能調(diào)節(jié)的重要一環(huán)，在AD的發(fā)生與疾病進(jìn)程中占有重要地位，其通過直接結(jié)合、間接結(jié)合和參與各種細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等方式直接或間接的對BACE1的轉(zhuǎn)錄、翻譯、修飾、胞內(nèi)運(yùn)輸、功能活性的發(fā)揮等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)控，干預(yù)了BACE1的生成、BACE1與APP共定位、APP-β位點(diǎn)的切割、BACE1的降解水平以及Aβ的生成。ATF6、SIRT1、RTN3、SorLA、GGA等BACE1相互作用蛋白質(zhì)作為AD保護(hù)性因素，能夠抑制AD的發(fā)生減緩疾病的進(jìn)程，而PS1、AP-2、PAR-4、SYN1等BACE1相互作用蛋白質(zhì)是AD發(fā)病的危險因素，對AD的進(jìn)展發(fā)揮推動作用。深入分析BACE1相互作用蛋白質(zhì)的作用機(jī)制，可以為AD發(fā)病機(jī)制提供新的理解與思考，也會成為未來AD精準(zhǔn)治療的一個新方向。

4 基于β-分泌酶相互作用蛋白質(zhì)為靶點(diǎn)的藥物研發(fā)

在AD早期，Aβ推動疾病進(jìn)展的作用較后期更加突出，早診斷早治療尤為重要，而在疾病進(jìn)程后期去除Aβ斑塊不太可能從根本上逆轉(zhuǎn)AD[52]。目前，已經(jīng)開發(fā)了一些肽類和非肽類BACE1抑制劑，但由于BACE1底物眾多，從轉(zhuǎn)錄起始環(huán)節(jié)抑制BACE1的表達(dá)以及通過抑制BACE1功能活性位點(diǎn)，通常會有嚴(yán)重的不良反應(yīng)[53]。BACE1抑制劑會引起突觸的損傷，BACE1減少會影響突觸囊泡的釋放，引起記憶異常以及其他神經(jīng)功能障礙?；贐ACE1互作蛋白質(zhì)靶點(diǎn)的藥物研發(fā)具有巨大的優(yōu)勢，應(yīng)當(dāng)具體研究參與AD發(fā)生的BACE1作用機(jī)制以及影響因素，將BACE1的藥物調(diào)控精確地靶向BACE1參與AD發(fā)生的具體環(huán)節(jié)，溫和的抑制BACE1功能，在疾病早期不影響記憶的情況下阻斷Aβ的生成，突破AD治療的瓶頸。

目前，已有基于蛋白質(zhì)相互作用為作用靶點(diǎn)的藥物被發(fā)現(xiàn)，β-細(xì)辛醚(β-asarone)對神經(jīng)退行性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，以及抑郁癥、腦梗死等都有一定的治療效果[54, 55]。研究表明，該藥在促進(jìn)SYN1的同時抑制了BACE1的表達(dá)，減少了Aβ的沉積[56]。氟西汀(fluoxetine)作為選擇性5-HT再攝取抑制劑因其不良反應(yīng)少、口服后吸收良好被廣泛應(yīng)用于抑郁癥的治療中，近期發(fā)現(xiàn)，該藥物能提高海馬組織中突觸后密度蛋白95(postsynaptic density protein-95, PSD-95)和SYN-1的水平，減少BACE1的表達(dá)[57]?；|(zhì)金屬肽酶13(matrix metallopeptidase 13, MMP13)能夠影響B(tài)ACE1的合成，CL82198是MMP13的抑制劑，通過影響RTK-PI3K信號傳導(dǎo)參與MMP13介導(dǎo)的BACE1蛋白調(diào)控，降低BACE1蛋白水平[58]。中醫(yī)藥也在AD治療中展示了其巨大潛力，解毒益智方可通過提高SIRT1 mRNA的含量降低NF-κB mRNA、BACE1 mRNA的表達(dá),從而抑制Aβ的產(chǎn)生而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)的作用[59]。雖然在起步階段，但目前幾種通過影響蛋白質(zhì)相互作用抑制BACE1活性的天然化合物的研究似乎很有希望，但它們的作用機(jī)制仍有待確定，需要進(jìn)一步的探究。

通過蛋白質(zhì)與BACE1相互作用調(diào)節(jié)Aβ的生成主要有兩個途徑：(1)通過調(diào)節(jié)BACE1互作蛋白質(zhì)的表達(dá)與活性，進(jìn)而調(diào)節(jié)BACE1的參與的信號途徑，實現(xiàn)對BACE1功能的調(diào)節(jié)。對BACE1表達(dá)與活性無差別的完全抑制會造成嚴(yán)重的不良反應(yīng)，真正的治療靶點(diǎn)應(yīng)該基于抑制BACE1部分活性與表達(dá)、對BACE1對APP切割的環(huán)節(jié)的調(diào)控，以及調(diào)節(jié)BACE1胞內(nèi)運(yùn)輸，減少BACE1與APP在反式高爾基體與內(nèi)體的匯合。我們認(rèn)為，正如RNT3與SorLA等能夠調(diào)節(jié)BACE1對APP切割的互作蛋白質(zhì)，更有希望成為未來藥物研發(fā)的突破口。(2)通過抑制或促進(jìn)蛋白質(zhì)之間相互作用的親和力和相互作用強(qiáng)度調(diào)節(jié)BACE1的功能。蛋白質(zhì)互作位點(diǎn)缺乏特征、蛋白質(zhì)之間的非連續(xù)性相互作用是藥物開發(fā)主要的困難，藥物對相互作用位點(diǎn)的親和力和選擇性是決定藥物性能的2個最重要的屬性，因此，增加藥物與互作位點(diǎn)的親和力是未來主攻的方向，抑制BACE1非活性位點(diǎn)是AD治療的前進(jìn)方向[60]。

5 問題與展望

AD引起的認(rèn)知障礙以及神經(jīng)精神癥狀嚴(yán)重影響了老年人的生活質(zhì)量。AD自1906年被提出，已經(jīng)跨越了1個多世紀(jì)，而目前的醫(yī)療仍不能治愈該疾病，BACE1作為AD治療靶點(diǎn)被廣泛研究。然而，BACE1抑制劑的研發(fā)以及臨床試驗的現(xiàn)狀卻不容樂觀。近些年，BACE1相互作用蛋白質(zhì)成為研究熱點(diǎn)，但大部分的研究僅介紹了相互作用蛋白質(zhì)對BACE1的調(diào)節(jié)作用，并未闡明其作用機(jī)制，而作用機(jī)制以及互作位點(diǎn)是藥物研發(fā)的著力點(diǎn)。大部分研究集中揭示了相互作用蛋白質(zhì)對BACE1細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)節(jié)，而對BACE1構(gòu)象活性的調(diào)節(jié)鮮有研究。未來關(guān)于BACE1相互作用蛋白質(zhì)的研究應(yīng)當(dāng)繼續(xù)深入，該領(lǐng)域需要充分揭示BACE1互作蛋白質(zhì)的生理功能，研究成果將為AD的預(yù)防、治療以及新型藥物研發(fā)提供新的思路。