新型阿尔茨海默病风险因子IQ基序含蛋白K在脑中高表达,并在阿尔茨海默病患者中显著增加

Novel Alzheimer risk factor IQ motif containing protein K is abundantly expressed in the brain and is markedly increased in patients with Alzheimer's disease.

作者信息Hongjie Wang, Dinesh Devadoss, Madhavan Nair, Hitendra S Chand, Madepalli K Lakshmana
PMID35928571
发布时间2022-07-19
DOI10.3389/fncel.2022.954071

实验完整度

包含免疫细胞化学、免疫组织化学和免疫印迹等多种方法,验证了IQCK在细胞系及脑组织中的表达和分布,但未进行功能或机制验证。

主要模型

SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞 HeLa细胞 HMC3小胶质细胞 小鼠脑组织 人脑组织(AD和正常对照)

重点核对

使用多种IQCK抗体(BIOSS、Proteintech、Novus、Aviva)验证表达 细胞系:SH-SY5Y、HeLa、HMC3、CHO 小鼠脑区域:皮层、海马、脑干、小脑 AD和NC海马组织样本(n=5/组) β-actin归一化定量

摘要

阿尔茨海默病(AD)是复杂且高度异质性的。少于10%的AD病例是早发性AD(EOAD),由淀粉样前体蛋白(APP)、早老素1(PS1)或早老素2(PS2)的常染色体显性遗传突变引起,这些突变均可增加Aβ生成,从而增加淀粉样斑块。其余90%的AD病例是晚发性(LOAD)或散发性的。深入的研究努力已导致鉴定出许多增加AD风险的基因。一种含IQ基序的蛋白K(IQCK)最近被多位研究者确定为阿尔茨海默病风险基因。然而,IQCK如何增加AD风险完全未知。由于IQCK是一种新基因,其生理学特征信息有限。为了了解其在AD中的作用,首先必须确定其亚细胞定位、是否在大脑中表达以及表达的位置,以及哪种类型的脑细胞表达IQCK蛋白。因此,在本研究中,我们通过免疫细胞化学(ICC)染色显示,IQCK在SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞和HeLa细胞的细胞核和细胞质中均有表达,但在HMC3小胶质细胞或CHO细胞中不表达。通过免疫组织化学(IHC),我们还显示IQCK在小鼠和人类神经元中表达,包括小鼠脑内神经突起。IHC数据还显示IQCK蛋白广泛表达于小鼠脑内,尽管注意到区域差异。IQCK表达在脑干(BS)中最高,其次是 cerebellum(CB)和皮层(CX),在海马(HP)中最低。这一发现与脑组织匀浆的免疫印迹分析数据一致。有趣的是,我们使用细胞特异性抗体发现IQCK在神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞中表达,但在小胶质细胞中未检测到,这与HMC3细胞中的阴性体外结果一致。最重要的是,我们发现相对于正常对照(NC)脑,AD脑中肌动蛋白归一化的IQCK蛋白水平增加了2倍。此外,在淀粉样斑块中发现了IQCK蛋白,表明IQCK可能在AD中Aβ生成或淀粉样斑块沉积中发挥致病作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
IQCK蛋白在脑中的亚细胞定位、区域表达和细胞类型特异性表达,以及其在AD脑中表达水平的变化。
核心机制
文中未明确说明
主要证据
免疫细胞化学显示IQCK在SH-SY5Y和HeLa细胞核/质表达,免疫组织化学显示在神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞表达,免疫印迹显示AD海马IQCK水平较对照增加2倍。
研究意义
首次提供IQCK蛋白在脑中的表达特征,并提示其可能参与AD的淀粉样斑块形成,为AD发病机制提供新线索。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

细胞系中IQCK表达的免疫细胞化学检测

确定IQCK在不同细胞系中的表达和亚细胞定位。

对SH-SY5Y、HeLa、HMC3和CHO细胞进行免疫细胞化学染色,使用IQCK抗体和DAPI核染色。

2

小鼠和人脑组织中IQCK表达的免疫组织化学检测

验证IQCK在脑组织中的表达及其细胞类型特异性。

对小鼠和人脑切片进行免疫组织化学染色,使用IQCK抗体和细胞类型特异性标记物(NeuN、GFAP、Olig2、Iba1)共染。

3

小鼠脑区域IQCK蛋白表达的免疫印迹检测

定量比较不同脑区域IQCK蛋白水平。

提取12月龄C57BL/6小鼠脑区域(CX、HP、BS、CB)的蛋白,通过SDS-PAGE和免疫印迹定量IQCK,以β-actin为内参。

4

AD脑组织中IQCK蛋白水平检测

比较AD和正常对照海马组织中IQCK蛋白水平。

对AD和正常对照海马组织进行免疫印迹定量IQCK,并以β-actin归一化。

5

IQCK与淀粉样斑块的共定位分析

检测IQCK蛋白是否存在于淀粉样斑块中。

使用抗IQCK抗体和抗Aβ抗体(6E10)对AD脑组织进行共染,观察共定位。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
蛋白酶抑制剂混合物Sigma AldrichP8340
二硫苏糖醇Sigma AldrichD9779
原钒酸钠Sigma Aldrich450243
微囊藻毒素-LRCalbiochem-Millipore475815
Nonidet-P40替代物AmrescoM158
Syn-PER™突触蛋白提取试剂Thermo Fisher Scientific87793
胎牛血清BioFluid Technologies100-500-Q
SuperSignal™ West Pico PLUS化学发光底物Thermo Fisher Scientific34578
PageRuler™预染蛋白分子量标准Thermo Fisher Scientific26617
多克隆IQCK抗体BIOSS AmericaBS-9023R
多克隆IQCK抗体Proteintech25740-1-AP
多克隆IQCK抗体Novus BiologicalsNBP156735
多克隆IQCK抗体Aviva Systems BiologyARP53134_P050
Olig2小鼠单克隆抗体Proteintech66513-14g
GFAP单克隆抗体Thermo Fisher Scientific03-0300
抗NeuN抗体Millipore SigmaMAB377
单克隆抗Iba1抗体Millipore SigmaSAB2702364
小鼠6E10抗体CovanceSIG-39320
单克隆抗肌动蛋白抗体Development Studies Hybridoma Bank--
辣根过氧化物酶标记的AffiniPure山羊抗兔IgG(H+L)Jackson ImmunoResearch Laboratories111-035-144
山羊抗小鼠IgG(H+L)Jackson ImmunoResearch Laboratories115-035-146
驴抗小鼠IgG H&L (Alexa Fluor 568)Abcamab175699
DAPI荧光封片剂Southern Biotech0100-20
5%脱脂奶粉Americanbio Inc.NC0115668
自发荧光消除试剂EMD Millipore2160

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
免疫细胞化学
细胞系种类、固定时间、通透剂浓度、抗体稀释度、二抗稀释度
阅读提示:参见Materials and methods中'Immunocytochemical staining of cell lines'部分
免疫组织化学
脑组织来源、切片厚度、抗体稀释度、二抗稀释度、封片剂
阅读提示:参见Materials and methods中'Immunohistochemical staining...'部分
Western blot
小鼠年龄和品系、脑区域、裂解缓冲液成分、离心条件、抗体及稀释度、内参蛋白(β-actin)
阅读提示:参见Materials and methods中'Quantitation of proteins by Western blotting'部分
AD样本比较
样本来源(哈佛脑组织资源中心)、样本量(n=5/组)、诊断标准(Braak分期)、年龄和性别
阅读提示:参见Results中'IQCK protein levels are significantly increased...'部分和Table 1