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早老素(presenilin,PS)是阿尔兹海默症(Alzheimer’s disease,AD)发病中的关键致病基因,在早老素基因上目前已知有超过200个家族性阿尔兹海默症(Familial Alzheimer’s disease,FAD)致病突变位点。早老素是膜内天冬氨酸蛋白酶复合体γ-分泌酶(γ-secretase)的催化亚基,与其他三个组分Aph-1,Pen-2和nicastrin(NCT)一起组装为成熟的γ-分泌酶。γ-分泌酶对淀粉样前体蛋白(APP,amyloid precursor protein)具有切割活性,产生的?淀粉样多肽(Aβ)是病人脑内淀粉样沉淀的主要成分。本文的第一部分选取了早老素的古菌同源蛋白(presenilin archaeal homologue,PSH)作为研究对象,研究了其对底物APP C99的切割特性。我们发现,PSH与γ-分泌酶一样,可以将APP C99剪切成不同长度的Aβ42,Aβ40,Aβ38肽段,并且Aβ42/Aβ40的比例几乎与γ-分泌酶一致。针对γ-分泌酶的抑制剂可以特异性地抑制PSH对底物APP C99的切割。已知的γ-分泌酶活性调节剂同样可以调节PSH产生的Aβ42/Aβ40比例。抑制剂与PSH的复合物晶体结构鉴定出了抑制剂小分子结合于两个天冬氨酸催化残基之间。我们的工作表明,PSH可以精确表现出人源γ-分泌酶的APP的切割特征,是研究γ-分泌酶的酶学活性和开发筛选γ-分泌酶活性调节剂的有力工具。本文的第二部分工作直接以人源早老素PS1为研究对象,通过鉴定γ-分泌酶组分之外的PS相互作用蛋白,来研究PS潜在的其他致病途径。质谱分析暗示,进化上保守的膜蛋白Bax抑制蛋白-1(Bax-inhibitor 1,BI1)能够和PS1蛋白相互作用,我们将其命名为PS1-BI1复合物。BI1可以结合单独形式存在的PS1全长蛋白,而不与组装成熟的γ-分泌酶中的PS1结合。等摩尔浓度的PS1-BI1复合物对γ-分泌酶活性几乎不影响,而150倍摩尔浓度过量的PS1-BI1复合物可以抑制γ-分泌酶对底物APP C99的切割。荧光共定位分析显示,体内环境下的BI1和PS1蛋白结合在一起,而与γ-分泌酶相互分离。这些结果证明了BI1是PS1全新的相互作用蛋白,暗示了PS1作为γ-分泌酶活性组分之外的功能,为研究阿尔兹海默症提供了新的思路。