Question

【題目】阿爾茨海默病是一種持續性神經功能障礙，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元會發生“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_______結合，進而影響神經調節。經過篩選，發現sAPPα能與GABABR蛋白結合。為確定sAPPα與GABABR蛋白的結合區域，研究者分別構建了含_____、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_________，轉入細胞。

（2）將sAPPα加入實驗組轉基因細胞的培養基中一段時間，去除培養基，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_____________標識出細胞膜上表達的GABABR蛋白亞基，因為______________。根據圖1實驗結果，可知sAPPα僅與GABABR1a亞基相結合，判斷依據是 ____________。

（3）為研究sAPPα對神經元電信號的影響，在體外培養自身不表達APP蛋白的神經元，并在實驗組細胞的培養基中加入sAPPα，對比神經元電信號的變化（如圖2），可知_________________。

（4）進一步研究顯示，sAPPα通過圖3所示途徑影響神經元之間的信號傳遞。請結合圖3內容，解釋sAPPα的作用機理________。

（5）最終，研究者發現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元的電信號
對照組	給小鼠喂食清水

①請指出該實驗方案存在的缺陷：_____。

②請改進本實驗方案（寫出實驗組和對照組處理）：___________。

（6）本研究對阿爾茨海默病治療的啟發是______________。

Answer 1

【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 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遞質的釋放，導致神經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sAPPα 17mer可以作為藥物，與GABABR1a結合，減緩神經遞質的釋放和突觸傳遞，從而減緩阿爾茲海默癥的發生速率

【解析】

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

由圖2可知，sAPPα與受體結合抑制了神經元電信號頻率。

由圖3可知，sAPPα能與GABABR蛋白結合，抑制神經遞質的釋放，而影響興奮的傳遞。

（1）作為信號分子的sAPPα，可能通過與突觸表面的特異性受體結合，影響神經調節的。研究發現，sAPPα是與GABABR蛋白結合，而GABABR蛋白含有若干亞基，為了確定結合的具體部位，需要構建含有編碼GABABR不同亞基的目的基因的基因表達載體，基因表達載體需要含有啟動子、終止子及一段特殊多肽（HA）的基因，并將基因表達載體導入受體細胞中。

（2）雖然GABABR蛋白不同亞基的抗體較難獲得，但構建基因表達載體時，研究者利用DNA重組技術，HA可與GABABR蛋白亞基一起表達，故研究者可用共轉入細胞的HA抗體標識出細胞膜上表達的GABABR蛋白亞基。故可以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。由圖1可知，sAPPα與GABABR1a有熒光共定位，與其余亞基沒有，故判斷sAPPα僅與GABABR1a亞基相結合。

（3）由圖2神經元電信號的變化，可知sAPPα與受體結合抑制了神經元電信號頻率。

（4）由圖2可知，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遞質的釋放，導致神經元之間的信號傳遞被抑制。

（5）APP17mer是多肽，不能口服，會被消化酶消化成氨基酸，不能發揮作用，可以采用注射處理；為了排除無關變量的影響，對照組不應該喂清水，而應該注射氨基酸種類相同但排列順序不同的多肽，然后分別檢測實驗組和對照組小鼠海馬神經元的電信號變化。

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