1995年Alzheimer病（AD）病因学研究又一新的重大发现公诸于世,即AD发病与突变型早老素(presenilin,PS)有关^〔1,2〕。证据有5：（1）突变型PS可使β-淀粉样蛋白42 （βA₄₂）产生增加，突变型PS-1羧基末端表位(epitope)在老年斑（SP）中被发现，神经元纤维缠结（NFT）可被高度特异性的抗突变型PS-1氨基末端抗体所标记;（2）突变型PS使神经元对去营养因子、βA等所致的细胞凋亡更为敏感或直接引起细胞凋亡;（3）突变型PS-1可抑制胆碱能表型表达,降低胆碱乙酰转移酶（ChAT）活性,从而损害学习记忆过程;（4）在早发型家族性AD患者中发现PS基因发生突变，随后在迟发型散发性AD患者中也发现有PS基因突变者；（5）应用定位克隆技术(positional cloning)证实,β淀粉样蛋白前体(APP)基因突变的AD患者仅占1%～3%,而PS基因突变的患者则高达40%～50%。以上事实充分表明，突变型PS与AD发病有关。现就PS研究的有关进展综述如下。

一、突变型PS的分子生物学研究

PS分为PS-1和PS-2,属进化保守基因家族成员。PS-1位于14号染色体(14 q 24.3)，PS-2位于1号染色体(1 q 31～q 42)。至今已发现PS-1有37个不同错义突变和1个框内剪接 点突变,而PS-2仅2个错义突变。最有效的突变是外显子9（δ9）剪除（splice-out）突变。最近PS-1又有3个新的突变位点被发现，它们是G209V、A426P和E120D。

PS mRNA编码的蛋白质类似整合跨膜蛋白,含467个氨基酸,相对分子质量为32 000;有8个跨膜域,在第6和第7个跨膜域之间有一个大的亲水环。有人制备了几种抗体，用荧光物质作标记，使培养的转染PS的完整DAMI细胞（American type culture collection,CRL9792）特异性染色，标记位于细胞膜外面的PS蛋白表位。结果表明，与预测的7个跨膜域局部图完全一致（类似视紫红质和β肾上腺素能受体的情况），而与已经报道的6个或8个跨膜地形所预期的完全不同^〔3〕。PS基因组构(organization)和10个外显子所编码的PS-1和PS- 2非常相似,只是PS-1和PS-2各有不同的剪接方式,使它们尽管生物学功能相似,但并不一致。

在正常情况下，大脑PS-1在亲水环内经蛋白内水解酶裂解，形成相对分子质量为28 000的氨基末端片段（NTF）和18 000的羧基末端片段（CTF）。同时，有人研究了稳定地转染人类神经母细胞瘤细胞的PS-2蛋白的裂解位点，应用阴离子交换层析与亲和层析相结合的方法分离得到23 000的PS-2 CTF，并直接测序。结果显示，PS-2 CTF的氨基末端以第307残基开始，表明裂解发生在大亲水环近侧部分第306的赖氨酸和第307的亮氨酸之间。此位点与在PS-1蛋白所观察到的裂解位置接近。

近来发现，少部分PS通过caspase-3(一种与凋亡有关的半胱氨酸蛋白酶)处理，即在凋亡时PS-1和PS-2由caspase-3家族蛋白酶在正常裂解位点的远端裂解^〔4〕，将PS -1裂 解为30 000和20 000两个稳定的片段。PS-2上的Volga-German突变会引起caspase-3 PS-2片段增加，但PS-1突变不会导致caspase-3 PS-1片段出现有意义的变化。

二、突变型PS的形态学研究

PS-1分布于所有脑区,包括海马、小脑和大脑皮质等，以神经元及其树突染色最强，神经胶质细胞和血管也有弱染色。在神经元中,新皮质的大锥体细胞、海马锥体细胞、基底前脑大神经元、脑干运动神经元和某些中间神经元染色特别强。免疫电镜显示,PS-1位于内质网亚区(subdomain)和高尔基体中间腔、某些膜包的转运小泡以及核膜和细胞膜表面。PS-1 和PS-2全长主要分布于内质网，而它们的NTF和CTF则主要位于高尔基体。就神经元的突起而言，PS-1和PS-2主要位于树突内，呈小囊泡结构，轴突内很少，但与PS-1相比，PS-2在轴突内更多^〔5〕。

三、PS及突变型PS的功能

PS-1功能丧失的小鼠，胚胎不能存活，中轴骨骼不能形成，中枢神经系统发育不全，但PS-1突变体，如A246E，可改善这些现象，表明PS及其突变体均有促进胚胎生长发育的功能。PS和着丝点一样存在于核内膜的核浆面，提示PS在染色体组构及其分离方面可能起作用。在家族性AD，有缺陷的PS引起有丝分裂染色体错误分离，导致细胞凋亡和（或）21号染色体三倍体镶嵌^〔6〕。

PS-1与sel-12同源，后者是秀丽隐杆线虫（caenorhabditis elegans）蛋白，调节Notch信号通路。Notch被配体激活后，其细胞内域（intracellular domain）的水解与释放需要 sel-12^〔7-9〕。同时，在发育过程中sel-12可促进lin-12/Notch和glp-1/Notch 跨膜受体的活性以及由lin-12/Notch受体家族介导的信号转导^〔10〕。野生型（wt）人类PS-1和PS -2可补救缺乏sel-12的秀丽隐杆线虫的产卵不足，而与家族性AD有关的突变体却降低了这种挽救功能。

通过免疫沉淀法和蛋白印迹法分析证实,APP免疫沉淀与PS一致;野生型和突变型PS蛋白均可在活细胞内与APP形成PS-APP复合物,能被APP或PS抗体标记, 并且，由PS抗体所联合沉淀的APP的量，既和APP基因所表达的水平成比例，也和PS基因所表达的水平成比例。用brefeldin A处理或经20℃孵育并不阻碍PS-APP复合物的形成。此外,APP羧基末端域缺失也不影响PS-APP复合物的形成，提示这一过程发生在内质网上。将野生型或突变型PS-1基因(M146L,C410Y)及野生型或突变型PS-2基因(M239V)转染中华仓鼠卵巢(CHO )细胞,后者可过度表达β-APP。相对分子质量为43 000～45 000的PS-1全蛋白用N-端放射序列法证实，PS-1在内质网快速被处理(t_1/2=40 min),成为稳定的片段;野生型和突变型 PS-2全蛋白表现出相似的半衰期(1.5 h)。然而，它们的蛋白内水解片段既有突变特异性的差别,也有细胞类型特异性方面的差别。通过定量免疫沉淀法和酶联免疫吸附法证实,突变型PS-1和PS-2均导致βA₄₂增加1.4～2.5倍。将人类PS基因（A246E）和APP基因同时转 染细胞和制备转基因鼠发现,在这两种模型中,野生型PS基因并不改变APP水平、α-分泌酶(secretase)和β-分泌酶活性及βA产量，而突变型PS-1和PS-2引起转染细胞中βA₄₂大量增 加；同样,是突变型而不是野生型PS-1转基因鼠脑内βA₄₂过度产生,这种现象在2 ～4月龄的转基因鼠脑内就能发现,不过βA₄₂增加的程度与PS表达的水平不一致。但在病理学上均表现为β -淀粉样沉淀，在行为学上表现为记忆损害。因此，有人认为靶向PS-1突变位点的药物可抗淀粉生成（anti-amylogenic），有治疗AD的潜在作用^〔11,12〕。

应用酵母双杂交体系统（yeast two-hybrid system）使来自PS和APP的不同亲水域在酵母内联合表达，结果表明，PS和APP之间不存在任何通过亲水域而产生的直接相互作用，提示它们之间的作用可能是间接的,或要求某种合适的构造或亚单位结构。近来有学者认为，PS-1有可能是γ-分泌酶唯一的diaspartyl辅助因子，或其本身就是γ-分泌酶。

PS在神经元可塑性及细胞凋亡方面也有作用。将编码人类全长PS-2的cDNA结构稳定地转染大鼠PC12细胞，以小鼠bcl-X（L）基因作为对照，发现PS-2过度表达使PC12对凋亡刺激，如星形孢菌素（staurosporine）、去营养因子、βA及过氧化氢等敏感性增加。相反，bcl-X(L)过度表达则有意义地降低由上述刺激所引起的细胞凋亡，表明PS-2功能之一可能是参与调节细胞的生存性。另外，由PS-2所引起的细胞凋亡对百日咳毒素敏感，表明有异三聚三磷酸鸟苷（heterotrimeric，GTP）结合蛋白参与。PS-2突变体的这种增强凋亡活性分子的作用，加速了AD患者脑的退行性过程，导致家族性AD具有发病早的特点。PS-1突变体则可能增加由于连环蛋白（β-catenin）稳定性下降所致的神经元凋亡，同样使人易患早发性AD 〔13〕。

有人选用野生型PS-1或敲除(knockout,KO)PS-1的小鼠胚胎成纤维细胞及稳定地转染了野生型或突变型PS-1的CHO细胞间断地Iodixanol梯度分馏。APP CTF在KO小鼠成纤维细胞的内质网和高尔基体均明显增加，并且在KO小鼠脑组织中也有相似的增加，但没有检测到APP全长在亚细胞的分布变化。在CHO细胞，小部分APP主要是N-糖基化的异构体，在内质网和高尔基体与PS-1形成复合物。用酶联免疫吸附法分析发现，这些片段中βA ₄₂在内质网是主要的βA（βA₄₂∶总βA=0.5∶1.0），而βA₄₂和βA₄₀ 的绝对水平在高尔基体均较高（βA₄₂∶总βA=0.05∶0.16）。突变型PS-1明显提高高尔基体中βA ₄₂的水平^〔14〕。这些结果揭示，PS-1和APP在内质网和高尔基体中可相互作用。这些部位固有的γ-分泌酶处 理APP CTF需要PS-1。PS-1突变体主要增加高尔基体样囊泡中βA₄₂的水平。

用PS-1 M146V敲进（knockin，KI）小鼠海马神经元做培养，它增加了对谷氨酸所引起死亡的易感性。这与Ca²⁺体内平衡受干扰、氧化应激提高、线粒体功能丧失有关。 抑制Ca²⁺内流或释放及抗氧化剂能保护神经元免遭PS-1突变体引起的兴奋毒易感作 用。这些发现表明，基因异常导致AD及兴奋毒易感神经元溃变，提示了治疗的新途径。

PS-1和PS-2的亲水环之间也可通过非肌性细丝蛋白（nonmuscle filamin或actin-binding protein 280,ABP280）和同结构丝蛋白（filamin homolog 1,Fh1）相互作用。这些介导PS之间相互作用的蛋白可能参与AD的发病^〔15〕。此外，PS调节神经元K⁺通道的 表达，而突变体则导致神经元兴奋性发生变化，可能是引起AD认知功能下降的一个原因。突变型PS还抑制胆碱能神经元神经递<