Question

【題目】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(huì)發(fā)生“過(guò)勞死”。淀粉樣前體蛋白（APP）的酶切片段被分泌到細(xì)胞外發(fā)揮功能，其中一段會(huì)形成Aβ，因此以往研究更多關(guān)注在Aβ上。然而針對(duì)Aβ研發(fā)的藥物在近年均被證明無(wú)效，為尋找阿爾茨海默病的新治療途徑，研究者希望通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(dá)于神經(jīng)元突觸部位，研究者推測(cè)，分泌的sAPPα可能與突觸部位細(xì)胞表面的_______結(jié)合，進(jìn)而影響神經(jīng)調(diào)節(jié)。經(jīng)過(guò)篩選，發(fā)現(xiàn)sAPPα能與GABABR蛋白結(jié)合。為確定sAPPα與GABABR蛋白的結(jié)合區(qū)域，研究者分別構(gòu)建了含_____、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_________，轉(zhuǎn)入細(xì)胞。

（2）將sAPPα加入實(shí)驗(yàn)組轉(zhuǎn)基因細(xì)胞的培養(yǎng)基中一段時(shí)間，去除培養(yǎng)基，利用特異性熒光抗體可分別標(biāo)識(shí)出細(xì)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(zhuǎn)入細(xì)胞的_____________標(biāo)識(shí)出細(xì)胞膜上表達(dá)的GABABR蛋白亞基，因?yàn)?/span>______________。根據(jù)圖1實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知sAPPα僅與GABABR1a亞基相結(jié)合，判斷依據(jù)是 ____________。

（3）為研究sAPPα對(duì)神經(jīng)元電信號(hào)的影響，在體外培養(yǎng)自身不表達(dá)APP蛋白的神經(jīng)元，并在實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞的培養(yǎng)基中加入sAPPα，對(duì)比神經(jīng)元電信號(hào)的變化（如圖2），可知_________________。

（4）進(jìn)一步研究顯示，sAPPα通過(guò)圖3所示途徑影響神經(jīng)元之間的信號(hào)傳遞。請(qǐng)結(jié)合圖3內(nèi)容，解釋sAPPα的作用機(jī)理________。

（5）最終，研究者發(fā)現(xiàn)sAPPα中一個(gè)由17個(gè)氨基酸組成的多肽片段（APP 17mer）就具有sAPPα的生理功能。為驗(yàn)證該多肽在生物個(gè)體水平是否有效，有人設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案：

將同一批正常小鼠分為兩組，一組為實(shí)驗(yàn)組，一組為對(duì)照組。

組別	實(shí)驗(yàn)處理	檢測(cè)
實(shí)驗(yàn)組	給小鼠喂食人工合成的該多肽片段（APP 17mer）	分別檢測(cè)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組小鼠海馬神經(jīng)元的電信號(hào)
對(duì)照組	給小鼠喂食清水

①請(qǐng)指出該實(shí)驗(yàn)方案存在的缺陷：_____。

②請(qǐng)改進(jìn)本實(shí)驗(yàn)方案（寫出實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組處理）：___________。

（6）本研究對(duì)阿爾茨海默病治療的啟發(fā)是______________。

Answer 1

【答案】受體 啟動(dòng)子 載體 HA（特異性）抗體 利用DNA重組技術(shù)，HA可與GABABR蛋白亞基一起表達(dá) sAPPα與GABABR1a有熒光共定位，與其余亞基沒(méi)有 sAPPα與受體結(jié)合抑制了神經(jīng)元電信號(hào)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(jié)合，導(dǎo)致GABABR1a蛋白空間結(jié)構(gòu)改變，從而抑制囊泡運(yùn)輸進(jìn)而抑制神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，導(dǎo)致神經(jīng)元之間的信號(hào)傳遞被抑制 多肽不可通過(guò)喂食方式給藥；對(duì)照組不應(yīng)喂食清水 改進(jìn)①：需要對(duì)小鼠海馬區(qū)局部直接給藥，比如注射、灌流等；②：應(yīng)采用氨基酸種類相同但排列順序不同的多肽對(duì)對(duì)照組小鼠給藥 人工合成的sAPPα 17mer可以作為藥物，與GABABR1a結(jié)合，減緩神經(jīng)遞質(zhì)的釋放和突觸傳遞，從而減緩阿爾茲海默癥的發(fā)生速率

【解析】

由圖1可知，sAPPα與GABABR1a有熒光共定位，與其他亞基GABABR1b、GABABR2沒(méi)有熒光共定位。

由圖2可知，sAPPα與受體結(jié)合抑制了神經(jīng)元電信號(hào)頻率。

由圖3可知，sAPPα能與GABABR蛋白結(jié)合，抑制神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，而影響興奮的傳遞。

（1）作為信號(hào)分子的sAPPα，可能通過(guò)與突觸表面的特異性受體結(jié)合，影響神經(jīng)調(diào)節(jié)的。研究發(fā)現(xiàn)，sAPPα是與GABABR蛋白結(jié)合，而GABABR蛋白含有若干亞基，為了確定結(jié)合的具體部位，需要構(gòu)建含有編碼GABABR不同亞基的目的基因的基因表達(dá)載體，基因表達(dá)載體需要含有啟動(dòng)子、終止子及一段特殊多肽（HA）的基因，并將基因表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞中。

（2）雖然GABABR蛋白不同亞基的抗體較難獲得，但構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，研究者利用DNA重組技術(shù)，HA可與GABABR蛋白亞基一起表達(dá)，故研究者可用共轉(zhuǎn)入細(xì)胞的HA抗體標(biāo)識(shí)出細(xì)胞膜上表達(dá)的GABABR蛋白亞基。故可以利用特異性熒光抗體可分別標(biāo)識(shí)出細(xì)胞膜上的GABABR蛋白不同亞基及sAPPα。由圖1可知，sAPPα與GABABR1a有熒光共定位，與其余亞基沒(méi)有，故判斷sAPPα僅與GABABR1a亞基相結(jié)合。

（3）由圖2神經(jīng)元電信號(hào)的變化，可知sAPPα與受體結(jié)合抑制了神經(jīng)元電信號(hào)頻率。

（4）由圖2可知，sAPPα蛋白片段與GABABR1a結(jié)合，導(dǎo)致GABABR1a蛋白空間結(jié)構(gòu)改變，從而抑制囊泡運(yùn)輸進(jìn)而抑制神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，導(dǎo)致神經(jīng)元之間的信號(hào)傳遞被抑制。

（5）APP17mer是多肽，不能口服，會(huì)被消化酶消化成氨基酸，不能發(fā)揮作用，可以采用注射處理；為了排除無(wú)關(guān)變量的影響，對(duì)照組不應(yīng)該喂清水，而應(yīng)該注射氨基酸種類相同但排列順序不同的多肽，然后分別檢測(cè)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組小鼠海馬神經(jīng)元的電信號(hào)變化。

（6）研究表明，sAPPα17mer可以與GABABR1a抑制神經(jīng)元之間興奮的傳遞，故可以用人工合成的sAPPα17mer可以作為藥物，與GABABR1a結(jié)合，減緩神經(jīng)遞質(zhì)的釋放和突觸傳遞，從而減緩阿爾茲海默癥的發(fā)生速率。