一种阻断突触长时程增强（LTP）的短肽及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种阻断突触长时程增强(LTP)的短肽及其应用，属生物化学领域。本发明专利技术采用生物信息学方法分析不同物种AMPA受体亚单位GluR2的人类同源序列，发现GluR2的C端存在高度保守区域，并据此设计了短肽，其中还包括具有穿透细胞膜能力的短肽修饰肽和标记有荧光基团的短肽修饰肽。该短肽的氨基酸序列如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示。本发明专利技术的短肽或短肽修饰肽能够阻断突触可塑性LTP表达，而对突触可塑性LTD和NMDA受体功能没有影响。因此，本发明专利技术的短肽或短肽修饰肽在制备用于治疗或预防与谷氨酸过度兴奋性疾病或病理性突触可塑性LTP相关疾病的药物中的用途、或在建立与谷氨酸过度兴奋性疾病相关疾病或病理性突触可塑性LTP相关疾病的实验动物模型中的应用。

Short peptide for blocking long term potentiation of synaptic (LTP) and its application

The present invention discloses one kind of short peptide (LTP) for blocking synaptic long-term potentiation and its application, and belongs to the field of biochemistry. The human homologue sequence of the invention adopts the method of bioinformatics analysis of different species AMPA receptor subunit GluR2, GluR2 found C existed in highly conserved regions, and presents the design and implementation of short peptides, including short peptide modified peptides have the ability to penetrate the cell membrane peptide and the peptide modified labeled groups. The amino acid sequence of the peptide is shown as SEQ ID and SEQ NO.1 ID NO.2. The short peptide or short peptide modified peptide of the present invention can block the expression of synaptic plasticity LTP, but has no effect on synaptic plasticity of LTD and NMDA receptor function. Therefore, the invention has the advantages of short peptide or peptide modified peptide in preparing medicament for treating or preventing and overexcitation of disease or pathological synaptic plasticity of LTP related diseases in use, or use in establishing the experimental animal model and overexcitation of disease related diseases or pathological synaptic plasticity of LTP related diseases in.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种阻断突触长时程增强(LTP)的短肽及其应用，特别是在生物医学领域方面的应用，属于生物化学领域。
技术介绍
神经细胞的突触前膜释放神经递质，作用于神经细胞的突触后膜受体，形成神经细胞之间的突触信息传递。突触信息传递存在可塑性，赋予大脑功能和结构的可塑性，是几乎所有脑高级功能的根本基础。根据神经递质可把突触分为兴奋性突触和抑制性突触。谷氨酸是兴奋性神经递质，其离子型受体主要有NMDA(N-methyl-D-asparticacidreceptor，即N-甲基-D-天冬氨酸受体)和AMPA受体(α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体，AMPAR)。NMDA受体在调控突触信息传递的可塑性中起着关键作用，最终表现为AMPA受体功能的长时程上调(long-termpotentiation,LTP)或下调(long-termdepression,LTD)，又统称为突触可塑性。突触可塑性在许多脑高级功能中发挥着重要的作用，如学习和记忆。突触可塑性的异常与谷氨酸过度兴奋性毒性、许多神经系统疾病如创伤后应激综合症、毒品成瘾、癫痫、老年痴呆及抑郁症等密切相关。突触可塑性可分为两个阶段：诱导和表达。突触可塑性的诱导阶段与NMDA受体功能密切相关。NMDA受体激活后可导致钙离子内流，作为著名的第二信使触发系列细胞内信号转导，是突触可塑性诱导的关键步骤。阻断NMDA受体，不仅能阻断突触可塑性LTP和LTD，也潜在损伤许多类型的学习记忆和认知功能。NMDA受体激活后，最终可调节AMPA受体功能如通过磷酸化、或使AMPA受体在突触后膜插入、或使AMPA受体在突触后膜下膜，这些均会导致AMPA受体介导的兴奋性突触后膜电流长时程的增加(LTP)或减少(LTD)，是突触可塑性表达的关键步骤。阻断LTP或LTD的表达阶段，由于不影响AMPA受体的基础传递和NMDA受体功能，因而对许多类型的正常学习记忆和认知功能影响不大，不仅能避免谷氨酸过度兴奋性毒性，也可避免异常记忆的巩固。例如经历灾难性事件或战争，可形成病理性突触可塑性LTP，导致恐惧记忆的持久不消退，因而严重影响其生活质量。选择性阻断这种病理性LTP的表达，就能预防和治疗创伤后应激综合症。迄今为止，还没有选择性阻断突触可塑性LTP表达，但同时又不影响NMDA受体功能及其信号转导的药理学手段的文献报道。突触可塑性LTP在许多病理情况下产生，如经历创伤性事件、缺氧缺血导致的谷氨酸过度兴奋性、癫痫、摄取成瘾性药物等，可导致神经系统持久的病理性改变如创伤或成瘾记忆等。因此，发现选择性阻断突触可塑性LTP的表达，对突触可塑性LTD和NMDA受体功能及其信号转导没有影响的药物或途径的短肽，不仅可作为相关研究领域的新工具，也可作为新途径应用于治疗或预防病理条件下突触可塑性LTP的表达所带来的系列疾病或谷氨酸过度兴奋性毒性。
技术实现思路
：针对以上技术问题，本专利技术的目的是提供一种能够阻断突触可塑性LTP表达，而对突触的长时程抑制(LTD)和NMDA受体功能没有影响的短肽。本专利技术提供一种阻断突触长时程增强(LTP)的短肽，短肽的氨基酸序列为LysGluGlyTyrAspValTyrGlyIleGlu或LysGluGlyTyrAspValTyrGlyLeuGlu，该短肽的氨基酸序列如SEQIDNO.1和SEQIDNO.2所示。本专利技术的短肽可以通过本领域已知的方法人工合成，本专利技术短肽由GLBiochem(上海)有限责任公司合成。本专利技术的另一个目的是提供阻断突触长时程增强(LTP)短肽修饰肽。通过在短肽N端和C端通过添加化学基团、氨基酸、多肽、蛋白质、标记物等物质进行各种化学或生物修饰，形成短肽修饰肽，以优化改善其稳定性等理化性质、提高或增加其应用性和应用范围。特别地，本专利技术公开了在不改变本专利技术短肽的空间结构和稳定性的前提下，在短肽的N端和C端分别进行和穿透细胞膜功能和荧光标记修饰，以增加短肽的穿透细胞功能和荧光标记功能。进一步地，在短肽的N端或C端连接上具有穿透细胞膜功能的Tat序列形成具有穿透细胞膜功能的短肽。进一步地，在具有穿透细胞膜功能的短肽修饰肽的另一端——N端或C端连接上荧光标记物，形成被荧光标记并可穿透细胞膜的短肽。通过生物信息学技术，分析组成AMPA受体亚单位GluR2的人类同源序列在不同物种中的保守区域，其中针对GluR2保守区域中潜在与LTP表达相关的区域进行了分子生物学、神经电生理和行为学实验。其基本理论是如果这些保守区域有重要的功能，那么人工合成该片段短肽，加入到细胞内就能竞争性干扰其正常功能，最终阻断LTP表达。专利技术人发现这些保守区域中涉及的短肽具有选择性阻断LTP的功效。通过试验证实，本专利技术的短肽及短肽修饰肽能阻断谷氨酸AMPA受体亚基转运上膜上来阻断LTP，并且可剂量依赖的抑制恐惧记忆的提取。采用条件反射大鼠模型研究恐惧记忆，发现短肽对恐惧记忆的获得没有影响，但能特异抑制恐惧记忆的提取，从而减轻或消除恐惧记忆。这些发现表明短肽能选择性阻断LTP，应用于病理性LTP相关疾病的预防和治疗中，具有良好的应用前景。因此，本专利技术还提供短肽或短肽修饰肽的应用，特别是短肽或短肽修饰肽在建立与谷氨酸过度兴奋性疾病相关疾病或病理性突触可塑性LTP相关疾病的实验动物模型中应用，或者在制备用于治疗或预防与谷氨酸过度兴奋性疾病或病理性突触可塑性LTP相关疾病药物方面的应用。因此，本专利技术还提供所述阻断突触长时程增强(LTP)的短肽或短肽修饰肽的应用。进一步地，所述的阻断突触长时程增强(LTP)的短肽或短肽修饰肽在用于建立与谷氨酸过度兴奋性疾病相关疾病或病理性突触可塑性LTP相关疾病的实验动物模型中的应用，或者在制备用于治疗或预防与谷氨酸过度兴奋性疾病或病理性突触可塑性LTP相关疾病药物方面的应用。进一步地，所述的阻断突触长时程增强(LTP)的短肽或短肽修饰肽在制备抑制恐惧记忆的提取药物或研究恐惧记忆提取动物模型中的应用。本专利技术短肽的工作原理:AMPA受体功能如通过磷酸化、或使AMPA受体在突触后膜插入从而转运到突触内，这些均会导致AMPA受体介导的兴奋性突触后膜电流长时程的增加(LTP)，是突触可塑性表达的关键阶段。短肽进入细胞后，可与AMPA受体的亚基胞内末端及其下游分子结合，阻止AMPA受体的亚基转运到突触膜上，以及促进突触膜上的AMPA亚基转运到细胞内，从而阻止LTP的表达。本专利技术的有益效果：1)本专利技术的短肽来自于运用生物信息学的方法把筛选出一种新型的短肽，能够选择性地阻断突触可塑性LTP表达，而对突触可塑性LTD和NMDA受体功能没有显著影响。2)该短肽毒副作用低，特异性高。该短肽可以穿透血脑屏障及进入细胞内，因此，该领域研究人员可以最大限度的使用本专利技术来开展相关研究。3)可以在短肽N端和C端通过添加化学基团、氨基酸、多肽、蛋白质、标记物等物质进行各种化学或生物修饰，形成短肽修饰肽，以优化改善其稳定性等理化性质、提高或增加其应用性和应用范围。4)利用本专利技术的短肽或短肽修饰肽在制备用于治疗或预防与谷氨酸过度兴奋性疾病或病理性突触可塑性LTP相关疾病的药物或在建立及研究与谷氨酸过度兴奋性疾病相关疾病或病理性突触可塑性LTP相关疾病的实验动物模型中有广泛的应用前景本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻断突触长时程增强(LTP)的短肽，其特征在于，短肽的氨基酸序列为Lys Glu Gly Tyr Asp Val Tyr Gly Ile Glu或Lys Glu Gly Tyr Asp Val Tyr Gly Leu Glu，该短肽的氨基酸序列如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示。

【技术特征摘要】
1.一种阻断突触长时程增强(LTP)的短肽，其特征在于，短肽的氨基酸序列为LysGluGlyTyrAspValTyrGlyIleGlu或LysGluGlyTyrAspValTyrGlyLeuGlu，该短肽的氨基酸序列如SEQIDNO.1和SEQIDNO.2所示。2.根据权利要求1所述的阻断突触长时程增强(LTP)短肽，其特征在于：在所述短肽的N端和/或C端添加化学基团、氨基酸、多肽、蛋白质或标记物进行化学或生物修饰得到短肽修饰肽。3.根据权利要求2所述的阻断突触长时程增强(LTP)的短肽，其特征在于，在所述短肽的N端或C端连接上具有穿透细胞膜功能的Tat序列(YGRKKRRQRRR)形成具有穿透细胞膜功能的短肽。4.根据权利要求3所述的阻断突触长时...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐林，黄京飞，周启心，李功华，谭继伟，熊贵静，韩会丽，
申请(专利权)人：中国科学院昆明动物研究所，
类型：发明
国别省市：云南;53