Question

阿尔茨海默病是一种持续性神经功能障碍，患者脑部大多有β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积形成的斑块且患者神经元会发生“过劳死”。淀粉样前体蛋白（APP）的酶切片段被分泌到细胞外发挥功能，其中一段会形成Aβ，因此以往研究更多关注在Aβ上。然而针对Aβ研发的药物在近年均被证明无效，为寻找阿尔茨海默病的新治疗途径，研究者希望通过实验了解APP其他酶切片段（比如sAPPα）的生理功能。

（1）由于APP蛋白集中表达于神经元突触部位，研究者推测，分泌的sAPPα可能与突触部位细胞表面的_______结合，进而影响神经调节。经过筛选，发现sAPPα能与GABA_BR蛋白结合。为确定sAPPα与GABA_BR蛋白的结合区域，研究者分别构建了含_____、编码GABA_BR不同亚基的目的基因、一段特殊多肽（HA）的基因以及终止子的_________，转入细胞。

（2）将sAPPα加入实验组转基因细胞的培养基中一段时间，去除培养基，利用特异性荧光抗体可分别标识出细胞膜上的GABA_BR蛋白不同亚基及sAPPα。虽然GABA_BR蛋白不同亚基的抗体较难获得，但研究者可用共转入细胞的_____________标识出细胞膜上表达的GABA_BR蛋白亚基，因为______________。根据图1实验结果，可知sAPPα仅与GABA_BR1a亚基相结合，判断依据是 ____________。

（3）为研究sAPPα对神经元电信号的影响，在体外培养自身不表达APP蛋白的神经元，并在实验组细胞的培养基中加入sAPPα，对比神经元电信号的变化（如图2），可知_________________。

（4）进一步研究显示，sAPPα通过图3所示途径影响神经元之间的信号传递。请结合图3内容，解释sAPPα的作用机理________。

（5）最终，研究者发现sAPPα中一个由17个氨基酸组成的多肽片段（APP 17mer）就具有sAPPα的生理功能。为验证该多肽在生物个体水平是否有效，有人设计了以下实验方案：

将同一批正常小鼠分为两组，一组为实验组，一组为对照组。

组别	实验处理	检测
实验组	给小鼠喂食人工合成的该多肽片段（APP 17mer）	分别检测实验组和对照组小鼠海马神经元的电信号
对照组	给小鼠喂食清水

①请指出该实验方案存在的缺陷：_____。

②请改进本实验方案（写出实验组和对照组处理）：___________。

（6）本研究对阿尔茨海默病治疗的启发是______________。

Answer

受体 启动子 载体 HA（特异性）抗体 利用DNA重组技术，HA可与GABABR蛋白亚基一起表达 sAPPα与GABABR1a有荧光共定位，与其余亚基没有 sAPPα与受体结合抑制了神经元电信号频率 流程图能展示出以下逻辑顺序即可：sAPPα蛋白片段与GABABR1a结合，导致GABABR1a蛋白空间结构改变，从而抑制囊泡运输进而抑制神经递质的释放，导致神经元之间的信号传递被抑制 多肽不可通过喂食方式给药；对照组不应喂食清水 改进①：需要对小鼠海马区局部直接给药，比如注射、灌流等；②：应采用氨基酸种类相同但排列顺序不同的多肽对对照组小鼠给药 人工合成的sAPPα 17mer可以作为药物，与GABABR1a结合，减缓神经递质的释放和突触传递，从而减缓阿尔兹海默症的发生速率

【解析】

由图1可知，sAPPα与GABABR1a有荧光共定位，与其他亚基GABABR1b、GABABR2没有荧光共定位。

由图2可知，sAPPα与受体结合抑制了神经元电信号频率。

由图3可知，sAPPα能与GABABR蛋白结合，抑制神经递质的释放，而影响兴奋的传递。

（1）作为信号分子的sAPPα，可能通过与突触表面的特异性受体结合，影响神经调节的。研究发现，sAPPα是与GABABR蛋白结合，而GABABR蛋白含有若干亚基，为了确定结合的具体部位，需要构建含有编码GABABR不同亚基的目的基因的基因表达载体，基因表达载体需要含有启动子、终止子及一段特殊多肽（HA）的基因，并将基因表达载体导入受体细胞中。

（2）虽然GABABR蛋白不同亚基的抗体较难获得，但构建基因表达载体时，研究者利用DNA重组技术，HA可与GABABR蛋白亚基一起表达，故研究者可用共转入细胞的HA抗体标识出细胞膜上表达的GABABR蛋白亚基。故可以利用特异性荧光抗体可分别标识出细胞膜上的GABABR蛋白不同亚基及sAPPα。由图1可知，sAPPα与GABABR1a有荧光共定位，与其余亚基没有，故判断sAPPα仅与GABABR1a亚基相结合。

（3）由图2神经元电信号的变化，可知sAPPα与受体结合抑制了神经元电信号频率。

（4）由图2可知，sAPPα蛋白片段与GABABR1a结合，导致GABABR1a蛋白空间结构改变，从而抑制囊泡运输进而抑制神经递质的释放，导致神经元之间的信号传递被抑制。

（5）APP17mer是多肽，不能口服，会被消化酶消化成氨基酸，不能发挥作用，可以采用注射处理；为了排除无关变量的影响，对照组不应该喂清水，而应该注射氨基酸种类相同但排列顺序不同的多肽，然后分别检测实验组和对照组小鼠海马神经元的电信号变化。

（6）研究表明，sAPPα17mer可以与GABABR1a抑制神经元之间兴奋的传递，故可以用人工合成的sAPPα17mer可以作为药物，与GABABR1a结合，减缓神经递质的释放和突触传递，从而减缓阿尔兹海默症的发生速率。