全 文 ：生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
第22卷 第9期
2010年9月
Vol. 22, No. 9
Sep., 2010
文章编号 ：1004-0374(2010)09-0906-07
收稿日期：2010-03-12；修回日期：2010-06-22
基金项目：国家自然科学基金项目(30700885)；教育
部重点项目资助计划(209102)；重庆市教委科学技术
研究项目(KJ090328)；重庆市首批高等学校优秀人才
资助计划(渝教人[2009]2号)
*通讯作者：E-mail:guiqionghe@hotmail.com；Tel：
023-68485763
γ-分泌酶组件蛋白Nicastrin的研究进展
龙志敏，贺桂琼*
(重庆医科大学神经科学研究中心，人体解剖教研室，重庆 400016)
摘　要：Nicastrin(NCT)是高度糖基化的 I 型跨膜蛋白，是 γ- 分泌酶复合物的重要组件蛋白之一，广
泛分布于人类或鼠的所有细胞类型。它不仅与 γ- 分泌酶的组装和成熟密切相关，其构象及表达变化对
γ-分泌酶活性和阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)中β淀粉样蛋白(amyloid protein β, Aβ)的产生及降
解也起重要调节作用。本文就国际上近几年在 N C T 的结构、合成、分布、降解及功能等方面的研究
进展作一综述。
关键词：Nicastrin；γ- 分泌酶；β 淀粉样蛋白；阿尔茨海默病
中图分类号：R745.7；R322.85　　文献标识码：A
Progress in the research on Nicastrin, one of essential subunits
of γ–secretase
LONG Zhi-min, HE Gui-qiong*
(Department of Anatomy, Institute of Neuroscience, Chongqing Medical University, Chongqing 400016, China)
Abstract: Nicastrin(NCT), one of the most important components of γ-secretase, is a highly glycosylated type
I transmembrane glycoprotein. It is expressed in almost all cell types in human and mouse. NCT is not only
closely related to the assembly and maturation of γ-secretase complex, more importantly, changes of its
conformation and expression have a significant effect on the regulation of γ-secretase activity, as well as the
generation and degradation of amyloid β peptide in Alzheimer’s disease. This review summarizes the develop-
ment of structure, synthesis, distribution, degradation and function of NCT in recent years, including that in our
laboratory.
Key words: nicastrin; γ-secretase; amyloid β peptide; Alzheimer’s disease
γ-分泌酶是一种非典型天冬氨酸蛋白酶，负责多
种Ⅰ型跨膜蛋白(如APP、Notch等)在细胞膜内的水
解。γ- 分泌酶作用于APP 水解的终末阶段，其直接
产物Aβ通过级联反应形成阿尔茨海默病(Alzheimer’s
disease, AD)的主要病理产物老年斑(senile plapues,
SP)。最近研究显示 γ- 分泌酶活性的抑制降低了Aβ
的产生，减少了氧化应激，增强了线粒体活性，并
导致细胞凋亡易感性的降低，因此抑制 γ-分泌酶是
治疗 AD 的一个理想的药理学靶点[1]。然而，γ- 分
泌酶是一个高相对分子质量多组件蛋白复合体，由
早老素(presenilin, PS)、Aph-1、Pen2和Nicastrin
(NCT)四种蛋白质构成[2]，该复合体的结构和功能
至今尚未完全阐明。现已证实，PS 是 γ- 分泌酶的
活性中心[3,4]，但增加PS的表达并不能提高 γ- 分泌
酶的活性，γ- 分泌酶活性还依赖于细胞内另外一些
组分。并且，PS 的活性也受 γ- 分泌酶其他组分的
调控，其中最为密切的就是 NC T [ 5 ]。那么，作为
907第9期 龙志敏，等：γ-分泌酶组件蛋白Nicastrin 的研究进展
γ- 分泌酶复合物的另一重要组件蛋白NCT，它与 γ-
分泌酶及 AD 中的 A β 又有怎样密切的关系呢？因
此，全面探讨 N C T 的结构、合成、代谢、功能
及其与 AD 的关系，对揭示AD 发病的新机制具有重
要意义。
1　NCT 的产生与分布
NCT又称Aph-2，首先在秀丽隐杆线虫(Caeno-
rabditis elegans)中发现蛋白Aph-2参与Notch信号转
导，后在人类中发现与其同源的蛋白，Yu 等[6]将
其命名为Nicastrin。它是以意大利的村庄“Nicastro”
命名的，人们在这里首次发现了家族性阿尔茨海默
病(familial Alzheimer’s disease, FAD)家族。NCT主
要由成纤维细胞和神经元合成，在体内广泛分布。
Hebert 等[7]发现小鼠不同组织中NCT mRNA 的表达
水平不同，在小鼠肝脏、心脏、肾脏和睾丸中表
达最高，在骨骼肌中表达最少，而在脑中表达水平
一般。关于 NCT 在脑内的分布，Kodam 等[8]证实
NCT 既表达于易发生AD 病理改变的脑区(如大鼠皮
质、海马)，也表达于相对不易产生老年斑的脑区
(如纹状体、小脑)；该小组还发现 NCT 在新生大
鼠脑内表达相对较高，而后逐渐下降达到成年鼠水
平。在新生大鼠中，NCT 主要分布于神经元胞体，
而后随着大鼠的发育，一部分NCT逐渐被运输到中
枢神经系统的树突和神经纤维网。进一步研究发
现，NCT 蛋白在不同组织中的表达水平与其 mRNA
水平是平行的，并且，NCT 和 γ- 分泌酶其他各组
分的mRNA 水平和蛋白水平分布呈正协同性，即同
时高或同时低。对于各组分 mRNA 转录调控的组织
特异性，不少学者从胚胎发育角度去探索原因：如
肝脏、心脏、肾脏来自内胚层，脑来自外胚层，
骨骼肌来自中胚层，而 γ-分泌酶四种组分的分布恰
好与之相符。在转录后水平上的一致性表明，γ- 分
泌酶四种组分共存于同一个复合物中，并且受到严
格调控。
在亚细胞水平，绝大多数NCT分布于高尔基体
外侧网络(trans-Golgi network, TGN)，少数分布于
内质网，极少数分布于溶酶体、线粒体、细胞膜
等结构[9]。NCT 在亚细胞水平的分布会影响不同形
式 A β 的产生。A β 主要存在两种形式，A β40 和
Aβ42，正常情况下两者的比例为10∶1；但当Aβ42
生成过多，Aβ40/Aβ42 比例失调，便导致老年斑的
形成以及AD的发生。Morais 等[10]认为细胞膜富含
NCT 的细胞主要产生分泌型 Aβ，其中以 Aβ40 为
主；而若细胞的线粒体、TGN 和溶酶体所含的NCT
发生突变则导致细胞内Aβ的产生以Aβ42 为主，是
形成老年斑的罪魁祸首。
2　NCT 的结构
2.1　基因水平
NCT 基因定位于 1q22~q23(在 D1S2595 和
D1S2844 附近)，该区域是发生AD 的高度敏感区，
尤其与散发性阿尔茨海默病(sporadic Alzheimer’s
disease，SAD)的发病密切相关[11]。Dermaut等[12]对
NCT 的基因序列校对后确认其基因组 DNA(gDNA)
全长15.9 kb，cDNA 全长仅为2.9 kb，而非过去
认为的全部为外显子。NCT 包含 17 个外显子，所
有外显子都有编码序列。研究提示，NCT的 Asn263~
Ala483区域是其功能结构域，而Asp336~ Ser340序
列即 DYIGS 基序为其胞外功能区，该基序对于 PS
和 N CT 之间的相互作用非常重要。在不同物种的
NCT 中，这段序列也是保守的。人类NCT 的 DYIGS
只能部分缓解美丽线虫的Aph-2(人类NCT的等位基
因)突变导致的表型缺陷，说明 NCT 的全部功能并
不集中于这一结构域。NCT 功能结构中心有一个与
氨肽酶超家族成员类似的折叠区，表明NCT功能结
构中心亦属于氨肽酶超家族。NCT 基因的启动子位
于其翻译起始密码上游-432 bp~-133 bp区域[13]，其
上游启动序列多态性与 AD 的发生存在相关性的可
能性较大。
关于NCT 基因多态性(SNP)与 AD 的相关性研
究，目前已有不少报道。Dermaut 等[12]对荷兰人群
NCT 基因外显子和内含子进行研究，发现在家族性
早发性AD 患者中，缺失 ApoEε4 等位基因的患者，
单体型 “HapB”会增加AD患病风险。随后Helisalmi
等[14]对芬兰人相关性研究也得出了相同的结论。相
反地，Cousin 等[15]的研究认为NCT与 AD没有相关
性。Ma 等[16]通过对中国北方汉族人群的调查发现
启动子区存在3个SNP，经遗传学分析发现，-1216A/C
和 -796T/G与 SAD的遗传易感性相关。进行ApoEε4
等位基因分层后，在非ApoEε4 等位基因携带者中
此相关性存在，但在 ApoE ε4 等位基因携带者中
此相关性不存在，提示这两个位点独立于 ApoEε4
等位基因与 SA D 的发病相关。另外，他们发现
-1216C/A、-796G/T和-1216A/-796G之间分别存在
连锁不平衡，而单体型-1216C/-436C 的 AD发病风
险增加，单体型-1216A/-436C 和 -1216A/-796G 的
AD发病风险降低。但Orlacchio 等[17]的研究显示，
908 生命科学 第22卷
在意大利人群中 NCT 启动子区发现两个多态性位
点：-1216C/A 和 -796T/G，经相关性、单体型分
析后认为这两个 SNP 与 AD 的发病无相关性。这说
明不同人群可能存在种族和地域的遗传异质性，另
外也可能存在样本数量等原因造成的偏差，导致结
论不一致。
2.2　蛋白质水平
NCT 蛋白由709 个氨基酸构成，目前证实NCT
属于N 端朝外、C 端朝内的I 型跨膜蛋白，N 端→C
端依次分为四部分(图1)：(1)信号肽；(2)长的N端
亲水胞外域(ECD)，其中包括相对分子质量较大的
保守的氨基酸序列DYIGS 以及多个糖基化和磷酸化
基团；(3)亲脂跨膜区(TMD)；(4)短的C端亲水型结
构域[18]。Nicastrin有三种形式，新生的NCT(约80 k)，
经部分糖基化后成为不完全成熟的 NCT (imNCT，
约110 k)，完全糖基化后成为成熟的NCT(mNCT，
约130 k)[2]。imNCT完全转变成mNCT大概需要5 h，
imNCT 的半衰期短(t1/2<30 min)，而mNCT的半衰
期则较长(t1/2约为24 h)[19]。
NCT的构象变化在 γ分泌酶复合体激活及Aβ产
生中具有重要作用。Yu 等[6]首先报道了在NCT 胞外
域的保守DYIGS结构域上，人工缺失突变(NCTΔ312-
340 和 NCTΔ312-369)可以降低总Aβ分泌，而一对
位点错义突变(D336A+Y337A)却增加了总Aβ的产生
和Aβ42/Aβ40 的比值。其后有报道称 NCT 的胞外
域可以识别和结合 γ-分泌酶的底物，被称为 γ-分泌
酶的 “ 底物受体 ”[20]。NCT插入 γ分泌酶复合物是激
活 γ分泌酶和产生Aβ的基本环节。Capell等[21]研究
表明，NCT 跨膜区的N端区域是NCT 的重要功能实
体，NCT 首先通过该区域与 γ分泌酶其他组分相互
作用，因此NCT 的跨膜区对 γ分泌酶的组装及功能
的发挥尤为重要。
3　NCT 蛋白的翻译后修饰
蛋白质翻译后修饰在生命体中作用重大。它使
蛋白质的结构更为复杂，功能更为完善，调节更为
精细，作用更为专一。常见的蛋白质翻译后修饰过
程有糖基化、泛素化、磷酸化、脂基化、甲基化
和乙酰化等。NCT 蛋白在成熟的过程中也经过了复
杂的翻译后修饰。
3.1　糖基化
NCT 是一种高度糖基化蛋白，也是到目前为止
发现的 γ- 分泌酶复合体中惟一一个经糖基化的蛋
白[22]。糖链连接形式为N 型，NCT 具有l6 个潜在
的 N 型糖基化的位点，N- 聚糖能结合在这些位点
上。NCT 首先在线粒体上形成内切糖苷酶-H- 敏感
(Endo-H-sensitive)的未糖基化蛋白(imNCT)，然后在
高尔基体上经过复杂的糖基化修饰，形成抗内切糖
苷酶-H(Endo-H-resistant)的成熟的NCT(mNCT)，但
这些修饰作用在外源性过表达的 NCT 上未被观察
到，因为当 NCT 外源性表达时，其糖基化很容易
遭到破坏[23]。He 等[24]也证实内源性的NCT以 mNCT
为主，而外源性的 NCT 主要为 imNCT。原代神经
元内的NCT 主要为mNCT，而成纤维细胞中则含有
相当部分的imNCT。NCT 的糖基可以被内切糖苷酶
H(Endo H)或者N-糖苷酶-F(PNGase F)去除。Endo
H能移除高相对分子质量的甘露糖而PNGase F能去
除所有与N端相连的低聚糖。经PNGase F 消化后，
NCT中心蛋白的相对分子质量大约为70 k，而Endo H
消化能使NCT 的相对分子质量减少20 k 左右[23]。
糖基化在许多生物过程中起着重要的作用，如
免疫保护、病毒复制、细胞生长、炎症的产生等。
NCT 的低聚糖可能参与线粒体上一些多肽的正确折
叠[25]。糖蛋白的正确折叠需要一些经典的分子伴侣
和催化二硫键形成的蛋白的作用，这些机制都与蛋
图1 Nicastrin结构示意图
909第9期 龙志敏，等：γ-分泌酶组件蛋白Nicastrin 的研究进展
白质折叠的质量控制有关，所以N-连接寡糖还参与
质量控制体系[26]。Morais等[22]认为N-糖基化需要外
源凝集素钙黏结合蛋白(CNX)和 ERGIC-53 的相互作
用，有助于促进 NCT 外功能区的构象形成，帮助
正确地识别底物。此外，N- 连接寡糖还涉及糖蛋
白的转运和靶向作用。用Ⅰ型甘露糖苷酶抑制剂阻
断 N C T 的糖基化，γ - 分泌酶依然能分解 A P P 和
Notch，说明NCT 外功能区复杂的糖基化只是促进
γ-分泌酶成熟，而并不是 γ-分泌酶活性所必需的[27]。
3.2　其他修饰
NCT 除上述的糖基化修饰外，还存在多种其他
修饰。NCT 膜脂质经过氧化反应产生4-hydroxy-
nonenal(HNE)。NCT氧化修饰后可增加 γ- 分泌酶与
底物的结合，从而使 γ- 分泌酶活性增强。He 等[24]
用免疫共沉淀及免疫荧光双标发现NCT和泛素(Ubi)
在细胞内相互作用形成NCT-Ubi 复合物，说明NCT
在降解之前经泛素化修饰，且其泛素化修饰不依赖
于 PS。泛素化对于细胞分化与凋亡、D N A 修复、
免疫应答和应激反应等生理过程起着重要作用。
NCT 的泛素化修饰是其被蛋白酶体降解的前提。
4　NCT 的降解
蛋白质降解是细胞内调节蛋白质水平和功能的
重要途径。真核细胞主要有蛋白酶体和溶酶体两条
降解途径。蛋白酶体与泛素化信号系统一起构成的
泛素-蛋白酶体途径(UPP)是目前已知的所有真核生
物体内具有高度选择性的最为重要的蛋白质降解途
径，它涉及泛素、泛素激活酶(E1)、泛素结合酶
(E2)、泛素-蛋白连接酶(E3)、26S 蛋白酶体、泛
素再循环酶的一系列反应。在该过程中，E3 具有
特异识别靶蛋白及连接 E2 的能力，在 UPP 中起决
定性作用。UP P 的功能缺陷与 AD 的发生密切相
关[28,29]。近年来国际上不少学者开始研究AD 相关
蛋白质的降解途径，以期发现参与 AD 发病的新机
制。He 等[24]对 NCT 降解途径的研究发现蛋白酶体
和溶酶体抑制剂均可使非神经细胞(HEK293)和神经
细胞(SH-SY5Y)内 NCT 的蛋白降解受阻，NCT 经泛
素化修饰后被 26S 蛋白酶体降解，提示 NCT(尤其
是mNCT)的降解与蛋白酶体途径和溶酶体途径均有
关。蛋白酶体抑制剂处理后细胞内mNCT 增多，且
主要聚集在线粒体和高尔基体；而溶酶体抑制剂处
理后细胞内增加的NCT主要聚集在溶酶体。两类抑
制剂对NCT的增强效应均呈剂量依赖性和时间依赖
性。由于蛋白酶体途径主要降解半衰期短的正常蛋
白质和变性的、错误折叠的及过量表达的蛋白质，
而溶酶体途径主要作用于半衰期长的细胞膜蛋白和
内吞蛋白，故推测蛋白酶体途径主要负责对合成和
转运过程中错误折叠、受损的NCT蛋白的降解，而
溶酶体主要负责维持 NCT 的更新。
5　NCT 的功能
5.1　NCT 在 γ- 分泌酶组装中的作用
γ- 分泌酶是一个由 PS、Aph-1、Pen2 和 NCT
四种蛋白质构成的多组件蛋白复合体，其中 PS 为
γ- 分泌酶的蛋白质水解活性位点，其他三种蛋白质
为其辅因子，只有四种物质同时表达，才能使 PS
更加稳定和增加完全糖基化的NCT表达，并且使 γ-
分泌酶的活性显著增强。γ- 分泌酶各组分的组装主
要在高尔基体外侧网络和内质网上完成[30,31]，而关
于γ-分泌酶的组装顺序目前尚不完全明确。Takasugi
等[32]提出了 γ- 分泌酶各组分在时间上的组装模型：
首先NCT与 Aph-1 结合形成二聚体，二聚体中未成
熟的NCT 在内质网中进行N 型糖基化，随后部分新
生的PS全蛋白(PS-f1)加入到二聚体上，形成稳定
的三聚体，然后Pen-2 加入，从而使PS-fl 发生内
部水解，最后NCT糖基化。LaVoie 等[33]证明Aph-1
可以与imNCT 或 mNCT 结合，但更倾向于与imNCT
结合；而 Pen -2 倾向于与 mNC T 相互作用，表明
Pen-2 与 Aph-1-NCT 的结合在酶组装的后期，或者
先于 imNCT 的完全糖基化。他们认为在早期 γ- 分
泌酶的组装中，Aph-1 通过支架作用与 imNCT 结
合，起到了稳定 imNCT 的作用，形成不成熟的 γ-
分泌酶复合体。紧接着，PS、Pen-2 先后结合到
过渡态的酶复合体上，NCT成熟，PS-fl 内部水解，
最后形成了成熟的具有活性的 γ- 分泌酶。然而，由
于目前尚未观察到Pen-2进入γ-分泌酶复合体的具体
时相，也有研究认为在组装早期NCT与 Aph-1 结合
形成支架，稳定 PS 全蛋白，而后 PS 加入 γ- 分泌
酶复合体后将Aph-1置换出 γ- 分泌酶复合体[34]。但
是，不管如何，NCT 在 γ- 分泌酶复合物的组装中
都起到了促进 γ-分泌酶复合体成熟和稳定的重要作
用。
5.2　NCT 与 γ- 分泌酶其他组分的关系
Zhang等[35]发现 NCT对于 γ- 分泌酶其他各组分
的稳定及转运也至关重要。各组分只有组装完全并
且正确作用时，才能进一步运输、成熟，否则将
会被蛋白酶体、溶酶体降解。NCT 缺乏，Aph-1、
Pen-2及PS1-fl虽然也能在线粒体中形成少量的亚复
910 生命科学 第22卷
合体，但是大量的Aph-1脱离Pen-2/PSl-fl在线粒体
中被蛋白酶体降解，部分Aph-1 会经高尔基体送往
蛋白酶体、溶酶体降解，而Pen-2/PS1-fl则被蛋白
酶体降解。NCT 缺乏导致Aph-1、Pen-2 和有活性
的PS1 片段明显减少，而无活性的PS1-fl 明显聚
集，其中降低的 Pen-2 表达水平能被过度表达的
PS1、Aph-1 部分恢复，表明对于 Pen-2 的表达，
NC T 并不是必需的。在野生型细胞中，γ- 分泌酶
复合物定位于转高尔基体网络上，与之不同的是，
在NCT敲除细胞中，Pen-2、Aph-1 和 PS1-fl 都位
于内质网上，这说明NCT 对 γ分泌酶中其他组分由
线粒体运输到高尔基体中是必需的。
在 γ- 分泌酶 “ 四人家庭成员 ” 中，NCT 和 PS
的关系尤为密切。一方面，PS 在 NCT 翻译后修饰、
亚细胞水平的分布及保持NCT的稳定性方面均发挥
重要作用。在亚细胞水平，NCT 的分布与 PS1 有
很大重叠性。Kimberly等[36]发现在γ-分泌酶组装过
程中，当 PS-f1 缺失时，imNCT 与 γ- 分泌酶亚复
合体结合受限，导致 mN CT 生成减少；当 PS1 和
PS2 缺失时，imNCT 不能到达高尔基体中间膜囊，
因此，不能完成末端糖基化的成熟过程，说明在
γ分泌酶组装中PS-f1限制着NCT的结合量，使NCT
的糖基化受到严格调控。此外，可以推测 NC T 经
历了一个依赖 PS1 的构象改变，如蛋白质折叠过
程，未完全折叠的和未完全成熟的NCT 蛋白潴留在
内质网中，随后被缓慢降解。PS1 和 PS2 在 NCT
成熟过程中的作用并不相同。当PS1缺乏时，所有
形式的NCT表达水平均显著地降低，其中最明显的
是成熟的 N 型糖基化 NCT 的减少；而在 PS2 缺失
的鼠中，成熟 NCT 表达水平的降低并不是很明显，
而主要是 imNCT 的减少。因为在 PS2 缺失的个体
内，PS1 能够作用于imNCT，转化出接近正常水平
的成熟 NCT。相反，仅凭 PS2 自身并不能使 NCT
完全成熟[3 7 ]。另一方面，NCT 与 PS 的表达、稳
定及转运有关。用 RNA 抑制剂耗竭内源性的 NC T
后发现，无论内源性的或转染的 PS 蛋白均完全消
失，而此时 PS 的 RNA 表达水平无异常，表明 NCT
对蛋白质水平的 PS 起稳定作用。缺少了 NCT，γ-
分泌酶的其他组分主要定位于内质网。此时 PS 在
内质网中堆积，而异位的 PS 很快被降解。当细胞
中过度表达 PS 时，由于NCT 等调节因子的相对不
足，限制其代谢过程，造成 PS 全蛋白的堆积。此
外，在NCT 敲除细胞的质膜上，发现了一定数量的
PS1，表明尚存在不依赖于NCT 的 PS 转运机制[35]。
5.3　NCT 对 γ- 分泌酶复合物及Aβ的影响
虽然不少文献报道NCT的构象改变与 γ-分泌酶
的活性紧密相关，但NCT的表达或表达水平的变化
是否会影响 γ - 分泌酶的活性，目前还有争议。此
前有研究认为 NCT 在 γ- 分泌酶中充当了 “ 底物受
体 ”[6,20]。只有当NCT与相应的底物结合后，PS-f1
才能稳定并转化为有活力的 NCT/CTF 异二聚体形
式，推测 NCT 与 γ 分泌酶底物的结合可能是使 PS
内部剪切成有活性的 γ分泌酶的先决条件。然而，
最近 Zhao 等[38]研究发现，NCT 缺失时，由 PS1/
Pen2/Aph1三聚体组成的γ分泌酶也具有分解Notch
和 APP 的活性，只是这个三聚体很不稳定，而NCT
的加入正是稳定了 γ-分泌酶，但它并非 γ-分泌酶发
挥活性的必要成分。实验还表明，单独过量表达
NCT并不能增加 γ- 分泌酶复合物的量，但是会影响
γ- 分泌酶复合物的组装、稳定和转运，从而也会影
响 Aβ 的产生。随着对 NCT 降解途径研究的深入，
增加 N C T 的降解来调控 A β 的产生也得以实现。
Maeda等[39]报道NCT可作为Synoviolin——一种泛素
连接酶(E3)的底物，Synoviolin与内源性imNCT的
泛素化降解有关；Synoviolin的过表达使imNCT水
平下降和Aβ的生成增加。此外，Pardossi-Piquard
等[40]报道NCT缺乏可使Neprilysin酶的表达显著减
少、膜结合活性和 m R N A 水平下降，而该酶是降
解 Aβ 的一个关键酶，这说明 NCT 还会影响 Aβ 的
降解。
6　NCT 的抑制
既然 NCT 是 γ- 分泌酶的重要组成成分，它对
γ- 分泌酶和 Aβ 均有影响，那可否通过选择性的调
节NCT 的表达，减少 Aβ的聚集，从而阻止或延缓
AD中老年斑的生成呢？Hayashi等[41]就报道了一种
以A5201A 为基础的单链可变区基因片段(SCFV)抗
体，并将该抗体作为细胞内对抗 NCT 的抗体来抑
制 γ- 分泌酶活性。作用机理是：由于 imNCT 能与
γ- 分泌酶其他组分结合形成复合物，而它们的相连
主要依赖于 NCT 外功能区的完整性。A5201A 抗体
作为抗 imN CT 的细胞内单克隆抗体，不仅可对抗
NCT 的胞外域(ECD)，还可阻止NCT 蛋白的正常折
叠及其胞外域糖基化的成熟，结果导致 γ- 分泌酶的
组装受阻，不能形成有活性的γ-分泌酶。另外，Spasic
等[42]还发现Rer1p作为一个新型限制因子，同Aph-1
竞争与 NCT 的结合位点，从而负性调节 γ- 分泌酶
在线粒体和高尔基体上的组装。这些对于 AD 的防
911第9期 龙志敏，等：γ-分泌酶组件蛋白Nicastrin 的研究进展
治具有潜在的应用价值。
7　小结
综上所述，NCT作为 γ- 分泌酶复合物的重要组
件蛋白之一，与 γ- 分泌酶的组装及成熟密切相关，
其构象改变和蛋白表达水平变化对 γ-分泌酶及其他
组件密切相关，并对AD中 Aβ的产生和降解起重要
调节作用。目前对NCT各方面的研究已取得了不少
进展，相信随着研究的深入，N C T 有望成为新的
治疗靶点，为 A D 的有效防治提供新思路。
[参　考　文　献]
[1] Sheng B, Gong K, Niu Y, et al. Inhibition of γ-secretase
activity reduces Aβ production, reduces oxidative stress,
increases mitochondrial activity and leads to reduced vul-
nerability to apoptosis: implications for the treatment of
Alzheimer’s disease. Free Radic Biol Med, 2009, 46(10):
1362-75
[2] De Strooper B. Aph-1, Pen-2, and Nicastrin with Presenilin
generate an active γ-secretase complex. Neuron, 2003, 38(1):
9-12
[3] De Strooper B, Saftig P, Craessaerts K, et al. Deficiency of
presenilin-1 inhibits the normal cleavage of amyloid precur-
sor protein. Nature, 1998, 391(6665): 387-90
[4] Herreman A, Serneels L, Annaert W, et al. Total inactivation
of γ-secretase activity in presenilin-deficient embryonic stem
cells. Nat Cell Biol, 2000, 2(7): 461-2
[5] Annaert W, De Strooper B. A cell biological perspective on
Alzheimer’s disease. Annu Rev Cell Dev Biol, 2002, 18: 25-
51
[6] Yu G, Nishimura M, Arawaka S, et al. Nicastrin modulates
presenilin-mediated notch/glp-1 signal transduction and βAPP
processing. Nature, 2000, 407(6800): 48-54
[7] Hebert SS, Serneels L, Dejaegere T, et al. Coordinated and
widespread expression of γ-secretase in vivo: evidence for
size and molecular heterogeneity. Neurobiol Dis, 2004, 17
(2): 260-72
[8] Kodam A, Vetrivel KS, Thinakaran G, et al. Cellular distri-
bution of γ-secretase subunit nicastrin in the developing and
adult rat brains. Neurobiol Aging, 2008, 29(5): 724-38
[9] Confaloni A, Crestini A, Albani D, et al. Rat nicastrin gene:
cDNA isolation, mRNA variants and expression pattern
analysis. Brain Res Mol Brain Res, 2005, 136(1-2): 12-22
[10] Morais VA, Leight S, Pijak DS, et al. Cellular localization of
Nicastrin affects amyloid β species production. FEBS Lett,
2008, 582(3): 427-33
[11] Hiltunen M, Mannermaa A, Thompson D, et al. Genome-
wide linkage disequilibrium mapping of late-onset
Alzheimer’s disease in Finland. Neurology, 2001, 57(9):
1663-8
[12] Dermaut B, Theuns J, Sleegers K, et al. The gene encoding
nicastrin, a major γ-secretase component, modifies risk for
familial early-onset Alzheimer disease in a Dutch population-
based sample. Am J Hum Genet, 2002, 70(6): 1568-74
[13] Yang M, Cai F, Wang RS, et al. Identification and clone of
human Alzheimer’s disease related gene nicastrin promoter.
J Cent South Univ Technol: Med Sci ed, 2006, 31(1): 9-13
[14] Helisalmi S, Dermaut B, Hiltunen M, et al. Possible associa-
tion of nicastrin polymorphisms and Alzheimer disease in
the Finnish population. Neurology, 2004, 63(1): 173-5
[15] Cousin E, Hannequin D, Mace S, et al. No replication of the
association between the Nicastrin gene and familial early-
onset Alzheimer’s disease. Neurosci Lett, 2003, 353(2): 153-5
[16] Ma Z, Han D, Zuo X, et al. Association between promoter
polymorphisms of the nicastrin gene and sporadic
Alzheimer’s disease in North Chinese Han population.
Neurosci Lett, 2009, 458(3): 136-9
[17] Orlacchio A, Kawarai T, Polidoro M, et al. Lack of associa-
tion between Alzheimer’s disease and the promoter region
polymorphisms of the nicastrin gene. Neurosci Lett, 2004,
363(1): 49-53
[18] Arawaka S, Hasegawa H, Tandon A, et al. The levels of
mature glycosylated nicastrin are regulated and correlate with
γ-secretase processing of amyloid β-precursor protein. J
Neurochem, 2002, 83(5): 1065-71
[19] Edbauer D, Winkler E, Haass C, et al. Presenilin and nicastrin
regulate each other and determine amyloid β-peptide pro-
duction via complex formation. Proc Natl Acad Sci USA,
2002, 99(13): 8666-71
[20] Shah S, Lee SF, Tabuchi K, et al. Nicastrin functions as a γ-
secretase-substrate receptor. Cell, 2005, 122(3): 435-47
[21] Capell A, Kaether C, Edbauer D, et al. Nicastrin interacts
with γ-secretase complex components via the N-terminal part
of its transmembrane domain. J Biol Chem, 2003, 278(52):
52519-23
[22] Morais VA, Brito C, Pijak DS, et al. N-glycosylation of
human nicastrin is required for interaction with the lectins
from the secretory pathway calnexin and ERGIC-53. Biochim
Biophys Acta, 2006, 1762(9): 802-10
[23] Herreman A, Van Gassen G, Bentahir M, et al. γ-secretase
activity requires the presenilin-dependent trafficking of
nicastrin through the Golgi apparatus but not its complex
glycosylation. J Cell Sci, 2003, 116(Pt 6): 1127-36
[24] He G, Qing H, Tong Y, et al. Degradation of nicastrin in-
volves both proteasome and lysosome. J Neurochem, 2007,
101(4): 982-92
[25] Ellgaard L, Molinari M, Helenius A. Setting the standards:
quality control in the secretory pathway. Science, 1999,
286(5446): 1882-8
[26] Trombetta ES, Helenius A. Glycoprotein reglucosylation
and nucleotide sugar utilization in the secretory pathway:
identification of a nucleoside diphosphatase in the endo-
plasmic reticulum. EMBO J, 1999, 18(12): 3282-92
[27] Chavez-Gutierrez L, Tolia A, Maes E, et al. Glu(332) in the
Nicastrin ectodomain is essential for γ-secretase complex
maturation but not for its activity. J Biol Chem, 2008, 283
(29): 20096-105
[28] Ciechanover A. Intracellular protein degradation: from a
vague idea thru the lysosome and the ubiquitin-proteasome
system and onto human diseases and drug targeting. Cell
Death Differ, 2005, 12(9): 1178-90
912 生命科学 第22卷
[29] Song S, Jung YK. Alzheimer’s disease meets the ubiquitin-
proteasome system. Trends Mol Med, 2004, 10(11): 565-
70
[30] Baulac S, LaVoie MJ, Kimberly WT, et al. Functional γ-
secretase complex assembly in Golgi/trans-Golgi network:
interactions among presenilin, nicastrin, Aph1, Pen-2, and γ-
secretase substrates. Neurobiol Dis, 2003, 14(2): 194-204
[31] Kim SH, Yin YI, Li YM, et al. Evidence that assembly of an
active γ-secretase complex occurs in the early compartments
of the secretory pathway. J Biol Chem, 2004, 279(47):
48615-9
[32] Takasugi N, Tomita T, Hayashi I, et al. The role of presenilin
cofactors in the γ-secretase complex. Nature, 2003, 422
(6930): 438-41
[33] LaVoie MJ, Fraering PC, Ostaszewski BL, et al. Assembly
of the γ-secretase complex involves early formation of an
intermediate subcomplex of Aph-1 and nicastrin. J Biol
Chem, 2003, 278(39): 37213-22
[34] Hu Y, Fortini ME. Different cofactor activities in γ-secretase
assembly: evidence for a nicastrin-Aph-1 subcomplex. J Cell
Biol, 2003, 161(4): 685-90
[35] Zhang YW, Luo WJ, Wang H, et al. Nicastrin is critical for
stability and trafficking but not association of other
presenilin/γ-secretase components. J Biol Chem, 2005, 280
(17): 17020-6
[36] Kimberly WT, LaVoie MJ, Ostaszewski BL, et al. Complex
N-linked glycosylated nicastrin associates with active γ-
secretase and undergoes tight cellular regulation. J Biol Chem,
2002, 277(38): 35113-7
[37] Chen F, Tandon A, Sanjo N, et al. Presenilin 1 and presenilin
2 have differential effects on the stability and maturation of
nicastrin in mammalian brain. J Biol Chem, 2003, 278(22):
19974-9
[38] Zhao G, Liu Z, Ilagan MX, et al. γ-secretase composed of
PS1/Pen2/Aph1a can cleave notch and amyloid precursor
protein in the absence of nicastrin. J Neurosci, 2010, 30(5):
1648-56
[39] Maeda T, Marutani T, Zou K, et al. An E3 ubiquitin ligase,
Synoviolin, is involved in the degradation of immature
nicastrin, and regulates the production of amyloid β-protein.
FEBS J, 2009, 276(26): 5832-40
[40] Pardossi-Piquard R, Dunys J, Yu G, et al. Neprilysin activ-
ity and expression are controlled by nicastrin. J Neurochem,
2006, 97(4): 1052-6
[41] Hayashi I, Takatori S, Urano Y, et al. Single chain variable
fragment against Nicastrin inhibits the γ-secretase activity. J
Biol Chem, 2009, 284(41): 27838-47
[42] Spasic D, Raemaekers T, Dillen K, et al. Rer1p competes
with APH-1 for binding to nicastrin and regulates γ-secretase
complex assembly in the early secretory pathway. J Cell
Biol, 2007, 176(5): 629-40