阿兹海默症(Alzheimer’s disease, AD)，又称老年痴呆症，是一种常见的神经退化性脑部疾病。大脑葡萄糖代谢异常、称为斑块的蛋白质的异常积累和神经原纤维缠结是阿尔茨海默病(AD)的神经病理学特征。但是它们与疾病的发病机制及彼此之间的关系尚不清楚。本篇文献主要通过琥珀酰化修饰，一种与葡萄糖代谢水平密切相关的蛋白翻译后修饰， 揭示了代谢异常和AD病理之间的潜在联系。
 

研究成果于2022年1月20日发表在国际期刊Nature Communications上，题为“Altered succinylation of mitochondrial proteins, APP and tau in Alzheimer’s disease”的研究论文，通讯作者是威尔康奈尔医学院的Gary E. Gibson教授。利用蛋白质琥珀酰化修饰组学和TMT定量蛋白质组学分别对对照组及AD组的脑组织样本进行蛋白定量研究，结果表明琥珀酰化可能将AD相关的代谢缺陷与淀粉样蛋白前体 (amyloid precursor protein, APP) 和tau蛋白的结构、功能、病理改变联系起来。

研究成果

人脑组织琥珀酰化组和定量蛋白质组全局分析

研究人员分别通过非标记定量、TMT标记定量蛋白质组学技术（图1a,c）在AD和健康组脑组织标本中鉴定到314种琥珀酰化修饰的蛋白质以及4678种蛋白质（图1b, d），其中琥珀酰化修饰蛋白组中有20个修饰蛋白质显著差异（其中包括tau和APP）。研究人员将314个琥珀酰化蛋白进行了亚细胞定位分析，有趣的是其中百分之73的蛋白质为线粒体蛋白。其中连接糖酵解和三羧酸循环的丙酮酸脱氢酶复合物E1α亚单位(PDHA1)发生显著琥珀酰化。
 
AD脑组织中琥珀酰化蛋白组差异分析

研究人员将对照组和AD组的鉴定到的琥珀酰化蛋白及全局蛋白进行比较。对定量到的琥珀酰化修饰位点进行差异筛选，其中来源于20个不同蛋白的29个琥珀酰化修饰肽段在AD组和对照组之间存在显著差异（图3a，b），其中10个修饰水平显著上调的修饰肽段和19个修饰水平显著下调的肽段，其中绝大多数的修饰水平下调的肽段均位于线粒体蛋白，而修饰水平上升为显著的蛋白则多为胞质蛋白。结果发现两个琥珀酰化水平上升快的且对AD病理至关重要的蛋白质tau K311和APP K612，其琥珀酰化修饰只存在于AD患者的脑组织中，在健康组中并没有出现（图3b，c）。

APP蛋白和tau蛋白琥珀酰化修饰功能分析

研究人员利用模拟AD的模型小鼠 (TgP301S) 通过免疫荧光技术进一步研究APP和tau的琥珀酰化修饰水平与AD疾病进展的关联。结果显示APP赖氨酸琥珀酰化水平的早期上升似乎与Aβ低聚物的聚集相关（图3c）。随后研究人员测试了琥珀酰化与分泌酶处理的APP之间的关系，合成了APP上可被分泌酶识别的序列，发现当序列上带有琥珀酰化修饰时会完全克制其被α-分泌酶的切割，说明琥珀酰化修饰可克制α-分泌酶的切割过程进而促进Aβ生成。此外研究人员还通过体外实验检测到APP K612的琥珀酰化修饰能够加速Aβ寡聚化。
此外，研究人员发现通过双荧光共定位分析发现，tau的琥珀酰化修饰水平区别于持续增长的磷酸化修饰水平，tau的琥珀酰化修饰水平却随着小鼠年龄的增长而下降而APP的琥珀酰化修饰水平在AD发展中持续上升，这也揭示了在AD发展过程中两种修饰在调节tau功能上存在潜在的相互联系。
总体来说，本篇文章主要通过质谱技术，利用抗体特异性富集琥珀酰化修饰肽段，发现了与阿尔茨海默症密切相关的琥珀酰化修饰位点，并对AD病理中关键的tau蛋白和APP蛋白上的琥珀酰化修饰功能进行了研究。

阿尔茨海默病中线粒体蛋白、APP和tau蛋白琥珀酰化的变化

期刊名称：Nature Communications

影响因子：12.121

样本选择：AD组和健康组脑组织样本（n=10)

技术策略：琥珀酰化修饰蛋白组学、TMT 定量蛋白组学