MicroRNA治疗AD再添新证据：可减轻Aβ产生和Tau过度磷酸化

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AD具有两个特征性病理改变：一是由β-淀粉样蛋白前体裂解酶1（BACE1）主导的Aβ淀粉样蛋白的过度产生，二是由于蛋白激酶A (PKA)相关的激酶/磷酸酶系统失衡引起的tau蛋白过度磷酸化。MicroRNA（miRNA）是短链RNA，长度约为20–25个碱基对（bp），通过与mRNA三个主要非翻译区（3'-UTR）关联，调节目标信使RNA（mRNA）的转录后表达。此外，miRNA已被证实具有组织、细胞和疾病特异性，在AD患者的脑脊液和血浆中均存在，其丰富性在与AD相关的基因表达变化中也得到了具体说明。因此，miRNAs是无创生物标志物和AD相关靶基因潜在调节剂的极佳候选者。

MicroRNA-200a-3p（miR-200a-3p）属于miR-200家族，位于染色体1p36上，在人类肿瘤中发挥重要作用，并调节细胞凋亡和增殖。有越来越多的证据表明，miR-200a-3p可能与AD病理有关。这篇发表在Frontiersin Pharmacology杂志的研究MicroRNA-200a-3pMediates Neuroprotection in Alzheimer-Related Deficits and AttenuatesAmyloid-Beta Overproduction and Tau Hyperphosphorylation via Coregulating BACE1 and PRKACB。探讨了microRNA-200a-3p（miR-200a-3p）在介导针对AD相关缺陷的神经保护中的作用和潜在的分子机制。

miR-200a-3p在AD病程中的表达降低

在AD患者血液中及另外三种AD模型的脑组织中——APP / PS1双转基因小鼠、APPswe细胞、快速衰老小鼠8（SAMP8），均观察到miR-200a-3p的表达水平呈显著下调趋势。这表明miR-200a-3p可能参与了AD病理过程的调节。

图1.miR-200a-3p的异常表达与AD的进展有关

miR-200a-3p抑制Aβ1-42的产生，减弱Tau磷酸化并抑制细胞凋亡

通过向APPswe细胞中转染miR-200a-3p mimics，发现Aβ1-42的产生减少，tau蛋白在丝氨酸202/苏氨酸205（AT8），丝氨酸214（S214），丝氨酸396（S396）和丝氨酸356（S356）表位的磷酸化显着降低；并且，流式结果表明其早期凋亡、晚期凋亡和总凋亡的比率均显着降低。而在miR-200a -3p抑制剂转染的APPswe细胞中，Aβ1-42则过度产生，tau蛋白各位点的磷酸化均显著升高，细胞凋亡率显著增加。

图2.miR-200a-3p在APPswe细胞中表现出神经保护特性

BACE1基因是miR-200A-3P的直接靶标

使用miRNA目标预测数据库TargetScan进行了计算分析，结果表明miR-200a-3p在BACE1 mRNA 的3'-UTR中具有潜在的靶位点。此外，使用双重荧光素酶报告基因测定来研究miR-200a-3p调节BACE1的方式。得出的结论是miR-200a-3p与BACE1的3'-UTR特异性结合。此外，由于miR-200a-3p模拟物或抑制剂未影响BACE1 mRNA 的表达，而显著影响了BACE1蛋白的表达，表明miR-200a-3p与BACE1的相互作用方式在于蛋白质翻译过程而非转录过程的调控。

图3.BACE1的mRNA是miR-200a-3p的直接靶标

PRKACB是miR-200a-3p的另一个靶标

生物信息学分析预测，miR-200a-3p的另一个候选靶标是PRKACB，其编码PKA的一个旁源催化亚基之一，从而通过Ser214，Ser356和Ser396表位增加磷酸化tau的水平。双荧光素酶报告实验结果表明miR-200a-3p与PRKACB之间的潜在相互作用。并且，miR-200a-3p模拟物显着下调了PRKACB的mRNA和蛋白质表达。

图4. PRKACB是miR-200a-3p的另一个靶标

miR-200a-3p通过调节BACE1和PRKACB发挥神经保护作用

将BACE1或PRKACB与miR-200a-3pmimics（或NCM）共转染到APPswe细胞中。BACE1或PRKACB与NCM的共转染增加了APPswe细胞的早凋、晚凋和总凋亡率以及caspase-3的活性；而miR-200a-3p模拟剂可抑制BACE1或PRKACB引起的APPswe细胞凋亡、Aβ1-42增加以及tau蛋白磷酸化水平，发挥神经保护作用。

此外，当使用BACE1 siRNA和PRKACB siRNA沉默BACE1和PRKACB时，在APPswe细胞中发现miR-200a-3p神经保护的作用减弱（补充材料）。这些结果表明，miR-200a-3p可能通过在体外协同调节BACE1和PRKACB来保护神经细胞。

图5. miR-200a-3p对APPswe细胞中BACE1、PRKACB及Aβ过量产生和tau过度磷酸化的影响

总结

本研究表明了miR-200A-3P与AD病程进展密切相关，并且通过两种可能的机制发挥针对Aβ毒性的神经保护作用：第一，通过抑制BACE1的表达直接或间接地抑制Aβ过度产生；第二，通过同时降低PKA的表达来降低tau蛋白的过度磷酸化。当然，miR-200a-3p调控轴相关的其它潜在机制仍需进一步探讨。此外，通过适当的新型载体将miR-200a-3p局部递送到某些大脑区域，例如皮层和海马体，也可能为AD的miRNA疗法提供新指示。

图6. miR-200a-3p在APPswe细胞中神经保护作用的示意图

编译作者：乐行僧 (Brainnews创作团队)

校审： Victoria、Simon (Brainnews编辑部)

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参考文献：

WANG L, LIU J, WANG Q, et al. MicroRNA-200a-3pMediates Neuroprotection in Alzheimer-Related Deficits and Attenuates Amyloid-Beta Overproduction and Tau Hyperphosphorylation via Coregulating BACE1 and PRKACB [J].

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