阿爾茨海默病是一種持續(xù)性神經(jīng)功能障礙,患者腦部大多有β-淀粉樣蛋白(Aβ)沉積形成的斑塊且患者神經(jīng)元會發(fā)生“過勞死”。淀粉樣前體蛋白(APP)的酶切片段被分泌到細胞外發(fā)揮功能,其中一段會形成Aβ,因此以往研究更多關注在Aβ上。然而針對Aβ研發(fā)的藥物在近年均被證明無效,為尋找阿爾茨海默病的新治療途徑,研究者希望通過實驗了解APP其他酶切片段(比如sAPPα)的生理功能。
(1)由于APP蛋白集中表達于神經(jīng)元突觸部位,研究者推測,分泌的sAPPα可能與突觸部位細胞表面的 受體受體結合,進而影響神經(jīng)調節(jié)。經(jīng)過篩選,發(fā)現(xiàn)sAPPα能與GABABR蛋白結合。為確定sAPPα與GABABR蛋白的結合區(qū)域,研究者分別構建了含 啟動子啟動子、編碼GABABR不同亞基的目的基因、一段特殊多肽(HA)的基因以及終止子的 載體載體,轉入細胞。
(2)將sAPPα加入實驗組轉基因細胞的培養(yǎng)基中一段時間,去除培養(yǎng)基,利用特異性熒光抗體可分別標識出細胞膜上的GABABR蛋白不同亞基及sAPPα.雖然GABABR蛋白不同亞基的抗體較難獲得,但研究者可用共轉入細胞的 HA(特異性)抗體HA(特異性)抗體標識出細胞膜上表達的GABABR蛋白亞基,因為 利用DNA重組技術,HA可與GABABR蛋白亞基一起表達利用DNA重組技術,HA可與GABABR蛋白亞基一起表達。根據(jù)圖1實驗結果,可知sAPPα僅與GABABR1a亞基相結合,判斷依據(jù)是 利用DNA重組技術,HA可與GABABR蛋白亞基一起表達 sAPPα與GABABR1a有熒光共定位,與其余亞基沒有利用DNA重組技術,HA可與GABABR蛋白亞基一起表達 sAPPα與GABABR1a有熒光共定位,與其余亞基沒有。
(3)為研究sAPPα對神經(jīng)元電信號的影響,在體外培養(yǎng)自身不表達APP蛋白的神經(jīng)元,并在實驗組細胞的培養(yǎng)基中加入sAPPα,對比神經(jīng)元電信號的變化(如圖2),可知 sAPPα與受體結合抑制了神經(jīng)元電信號頻率sAPPα與受體結合抑制了神經(jīng)元電信號頻率。
(4)進一步研究顯示,sAPPα通過圖3所示途徑影響神經(jīng)元之間的信號傳遞。請結合圖3內容,用文字、連線和注釋繪制流程圖,體現(xiàn)sAPPα的作用機理。 流程圖能展示出以下邏輯順序即可:sAPPα蛋白片段與GABABR1a結合,導致GABABR1a蛋白空間結構改變,從而抑制囊泡運輸進而抑制神經(jīng)遞質的釋放,導致神經(jīng)元之間的信號傳遞被抑制流程圖能展示出以下邏輯順序即可:sAPPα蛋白片段與GABABR1a結合,導致GABABR1a蛋白空間結構改變,從而抑制囊泡運輸進而抑制神經(jīng)遞質的釋放,導致神經(jīng)元之間的信號傳遞被抑制
(5)最終,研究者發(fā)現(xiàn)sAPPα中一個由17個氨基酸組成的多肽片段(APP 17mer)就具有sAPPα的生理功能。為驗證該多肽在生物個體水平是否有效,有人設計了以下實驗方案:將同一批正常小鼠分為兩組,一組為實驗組,一組為對照組。
組別 | 實驗處理 | 檢測 |
實驗組 | 給小鼠喂食人工合成的該多肽片段(APP 17mer) | 分別檢測實驗組和對照組小鼠海馬神經(jīng)元的電信號 |
對照組 | 給小鼠喂食清水 |
多肽不可通過喂食方式給藥;對照組不應喂食清水
多肽不可通過喂食方式給藥;對照組不應喂食清水
。②請改進本實驗方案(寫出實驗組和對照組處理):
改進1:需要對小鼠海馬區(qū)局部直接給藥,比如注射、灌流等;2:應采用氨基酸種類相同但排列順序不同的多肽對對照組小鼠給藥
改進1:需要對小鼠海馬區(qū)局部直接給藥,比如注射、灌流等;2:應采用氨基酸種類相同但排列順序不同的多肽對對照組小鼠給藥
。(6)本研究對阿爾茨海默病治療的啟發(fā)是
人工合成的sAPPα17mer可以作為藥物,與GABABR1a結合,減緩神經(jīng)遞質的釋放和突觸傳遞,從而減緩阿爾茨海默病的發(fā)生速率
人工合成的sAPPα17mer可以作為藥物,與GABABR1a結合,減緩神經(jīng)遞質的釋放和突觸傳遞,從而減緩阿爾茨海默病的發(fā)生速率
。【答案】受體;啟動子;載體;HA(特異性)抗體;利用DNA重組技術,HA可與GABABR蛋白亞基一起表達;利用DNA重組技術,HA可與GABABR蛋白亞基一起表達 sAPPα與GABABR1a有熒光共定位,與其余亞基沒有;sAPPα與受體結合抑制了神經(jīng)元電信號頻率;流程圖能展示出以下邏輯順序即可:sAPPα蛋白片段與GABABR1a結合,導致GABABR1a蛋白空間結構改變,從而抑制囊泡運輸進而抑制神經(jīng)遞質的釋放,導致神經(jīng)元之間的信號傳遞被抑制;多肽不可通過喂食方式給藥;對照組不應喂食清水;改進1:需要對小鼠海馬區(qū)局部直接給藥,比如注射、灌流等;2:應采用氨基酸種類相同但排列順序不同的多肽對對照組小鼠給藥;人工合成的sAPPα17mer可以作為藥物,與GABABR1a結合,減緩神經(jīng)遞質的釋放和突觸傳遞,從而減緩阿爾茨海默病的發(fā)生速率
【解答】
【點評】
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