熊志奇团队揭示PTPA / PP2A复合物可作为UBE3A相关疾病治疗干预靶点

来源：iNature

原标题：PNAS | 中科院脑科学与智能技术卓越创新中心熊志奇团队揭示PTPA / PP2A复合物可作为UBE3A相关疾病治疗干预靶点

基因UBE3A编码E3泛素连接酶UBE3A，其将多聚泛蛋白链与其底物中的特定赖氨酸残基结合，调节这些蛋白质的表达和功能。UBE3A母系遗传等位基因的缺失或功能丧失突变导致Angelman综合征（AS），一种以严重发育迟缓，智力残疾，运动功能障碍和癫痫发作为特征的神经发育障碍。另一方面，UBE3A所在的染色体15q11-13区域的母体重复或三倍体与自闭症谱系障碍（ASD）相关。这些研究表明，适当剂量的UBE3A对于正常的大脑发育和功能至关重要。然而，将UBE3A水平变化与神经发育障碍联系起来的机制尚不清楚。

2019年5月3日，中科院脑科学与智能技术卓越创新中心熊志奇团队联合华东师范大学生命科学学院廖鲁剑团队在国家权威期刊PNAS上发表题为“UBE3A-mediatedPTPA ubiquitination and degradation regulate PP2A activity and dendritic spine morphology”的文章，揭示UBE3A-PTPA-PP2A信号传导在UBE3A相关病症的发病机理中的关键作用，并且表明基于PP2A的药物可能是治疗UBE3A相关病症的潜在治疗候选物。

为了检验PTPA是不是UBE3A的潜在泛素连接酶底物，研究人员首先使用纯化的蛋白质通过GST pull-down测定检查了UBE3A和PTPA之间的物理相互作用。将装有GST-UBE3A或GST的谷胱甘肽琼脂糖树脂与His-PTPA一起温育，洗脱结合的蛋白质并进行Western印迹分析。结果发现PTPA直接与GST-UBE3A相互作用，但不与GST相互作用。使用HA标记的泛素蛋白与细胞裂解物进行泛素化测定显示，与表达连接酶死亡突变体（UBE3A-C838A）的细胞相比，在UBE3A存在下PTPA被有效地泛素化。使用K48连接的多聚泛蛋白抗体，研究人员发现PTPA在K48连接的多聚泛素链中被UBE3A泛素化。

在体外泛素化测定中，纯化的PTPA在E1和E2酶的存在下被UBE3A泛素化，这种作用被省略ATP或UBE3A阻断。使用质谱分析，研究人员在PTPA中鉴定了四个赖氨酸残基（K28，K286，K302和K310），其在过表达UBE3A的细胞中显着泛素化，但在对照细胞中没有。一致地，突变形式的PTPA（PTPA-4KR），其中所有四个赖氨酸残基（K）被精氨酸（R）取代，使得PTPA更不易于泛素化。另外，在存在UBE3A的情况下，在蛋白酶体抑制剂MG132存在下，PTPA-4KR和野生型PTPA比单独的野生型PTPA更稳定。为了确定所有四个K残基是否有助于PTPA的泛素化，研究人员构建了PTPA（K28R，K286R，K302R和K310R）的单个K突变体，并在转染的细胞中进行泛素化测定。研究人员发现每个PTPA突变体的泛素化均小于WT形式，并且每个赖氨酸的贡献与PTPA的泛素化相似。总之，这些结果表明UBE3A通过泛素蛋白 - 蛋白酶体系统（UPS）调节蛋白质水平的PTPA。]

UBE3A泛素化PTPA

UBE3A的母系遗传等位基因的缺失或功能丧失突变，其编码E3泛素连接酶，导致Angelman综合征（AS），一种具有严重智力残疾的发育性神经疾病。UBE3A功能障碍的后果尚不清楚。该研究证明了UBE3A泛素化PTPA，其是蛋白磷酸酶2A的激活剂。AS小鼠模型中Ube3a的丢失导致PTPA水平和PP2A活性的显着增加。在AS小鼠模型中PTPA的遗传减少或PP2A的药理学抑制减轻了树突棘形态和突触传递的缺陷以及改善的行为表型。这些数据表明UBE3A-PTPA-PP2A信号传导在UBE3A相关病症的发病机制中的关键作用。

原文链接：

https://www.pnas.org/content/early/2019/05/29/1820131116