阿尔茨海默病（Alzheimer′s disease，AD），又称为老年性痴呆，是一种起始于老年期或老年前期、以进行性认知功能损伤为典型特征的神经退行性疾病。前期研究表明，β淀粉样蛋白（β-amyloid peptide，Aβ）在脑组织中沉积所形成的老年斑是AD发生发展的关键机制之一。Aβ由β淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein，APP）经淀粉样降解产生，APP从内质网合成开始，通过分泌、转运、内化和分选等生物学行为定位于多种细胞器（高尔基体、反式高尔基体网络、内体和溶酶体等）或质膜，并经α、β、γ等分泌酶切割，最终实现APP淀粉样和（或）非淀粉样降解。在此过程中，APP的二聚体化、翻译后修饰以及结合蛋白等都可影响APP的分布、定位及其转运路径的选择，并影响APP的降解代谢。

APP基因位于人21号染色体，含有18个外显子，经选择性剪接产生8~11种不同氨基酸长度的APP蛋白亚型，APP695、APP751和AP770为其主要的3种亚型^［1］，其中APP695主要表达于神经元细胞中，而APP751和AP770则主要表达于非神经元细胞^［2］。APP是高度保守的Ⅰ型跨膜蛋白，其拥有1个较长的N端胞外区（APP extracellular domain，AECD）、1个跨膜区和1个较短的C端胞内区（APP intracellular region，AICD）。胞外区包括E1区域、E2区域、氨基酸富集区域（acidic rich region，ACIDIC）和一部分延伸到跨膜域的Aβ区域；E1区包含1个肝素结合位点（heparin-binding domain，HBD）和1个金属结合域（metal-binding domain，MBD）；E2区包含APP中心结构域（central APP domain，CAPPD）和无规卷曲区域（random coilregion，RC）。胞内区域包含负责蛋白质（如X11、Fe65）相互作用的保守YENPTY 基序^［3］。另外，与APP695不同的是，APP751和APP770的胞外区还包含有56个氨基酸残基组成的Kunitz型蛋白酶抑制剂（kunitz protease inhibitor，KPI）结构域^{［4, 5］}。

APP降解主要通过两条途径进行：淀粉样降解途径和非淀粉样降解途径，在此过程中，α-分泌酶、β-分泌酶（β-site APP-cleaving enzyme，BACE）以及γ-分泌酶在其相应的位置对APP进行切割，上述分泌酶在细胞内的定位以及切割位点的改变都会影响APP降解路径的选择。在淀粉样降解途径中，BACE切割APP胞外区产生可溶性APP片段（sAPPβ）和跨膜片段（CTFβ/C99），CTFβ进一步被γ-分泌酶裂解为Aβ和AICD，Aβ主要为Aβ40和Aβ42，其中Aβ40含量最多，约占90%，而Aβ42疏水性强、毒性较大、易于聚合，为含量第二多的蛋白^{［6, 7］}。在非淀粉样降解过程中，APP首先被α-分泌酶切割产生N端可溶性APP（sAPPα）和跨膜片段CTFα/C83，CTFα进一步被γ-分泌酶裂解为无细胞毒性的P3片段和AICD^［8］。

APP在内质网生物合成后通过高尔基体和反式高尔基体网络（TGN）转运至质膜，在此过程中大约只有10%的APP转运至质膜，而其余大部分留在了高尔基体或TGN。另外，也有一部分APP可以直接从TGN转运至内体^［9］。质膜是APP发生非淀粉样代谢的主要场所，转运至此的APP在α-分泌酶的切割下生成sAPPα和C83，而超过50%的未被裂解的APP则迅速被网格蛋白包被的囊泡内吞进入早期内体^{［10, 11］}，此后APP通过以下3种路径转运至相应的细胞器：（1）一部分APP被转运至晚期内体和溶酶体，然后依次被β-分泌酶和γ-分泌酶裂解进行淀粉样代谢，生成Aβ；（2）部分APP则再次循环回到质膜；（3）部分APP则在retromer复合物的介导下由内体分选逆行至TGN^［12］。

多种翻译后修饰，如糖基化、磷酸化、泛素化、棕榈酰化等伴随着胞内APP的成熟、转运及降解，而异常的翻译后修饰却在不同程度上影响着APP的转运。

1. 糖基化修饰与APP转运：N-端糖基化和O-端糖基化是两种主要的APP糖基化修饰方式。APP的N-端糖基化起始于内质网，也在高尔基体和TGN处发生。Asn467和Asn496是APP主要的N-端糖基化位点，研究表明，当敲除这两个位点后，APP从高尔基体到细胞表面的转运减弱^［13］；另有研究认为，阻断APP的N-端糖基化将抑制其向轴突突触膜的转运^［14］。APP的O-端糖基化主要发生于高尔基体和TGN，Thr291、Thr292、Thr576和Thr353是APP常见的O-端糖基化位点。Chun等^［15］研究发现，O-端糖基化一方面促进APP从TGN到质膜的转运，另一方面抑制质膜处APP的内吞。新生的APP转运至高尔基体和TGN，经过糖基化修饰逐渐成熟，而只有成熟的APP才能继续转运至质膜，上述研究结果提示：糖基化修饰促进了APP从内质网向质膜的转运。

2. 磷酸化修饰与APP转运：APP的磷酸化伴随APP的成熟与分泌过程，并影响APP的胞内转运。目前已知的APP磷酸化位点有10个，包括胞外域中的两个位点（Ser198和Ser206）和胞质域中的8个位点（Tyr653、Tyr682、Tyr687、Ser655、Ser675、Thr654、Thr668 和Thr686）^［16］。AICD特定位点的磷酸化会改变APP胞质尾部的构象，进而影响其转运，Vieira等^［17］的研究发现，Ser655的磷酸化可以增强APP从内体到TGN的分选和转运，同时减弱APP向溶酶体的转运。另外，AICD特定位点磷酸化也可以改变APP与衔接蛋白的相互作用，从而影响 APP 转运，如YTSI基序中丝氨酸的磷酸化破坏APP与AP-3的相互作用，进而增加APP向TGN的逆向转运，减少APP向溶酶体的转运^［18］。除此之外，胞外域Ser198和Ser206的磷酸化也会对APP的胞内转运产生一定的影响^［9］。

3. 泛素化修饰与APP转运：在APP的转运过程中，泛素化修饰同样扮演着重要角色。泛素化修饰促进膜蛋白从细胞膜表面内吞到细胞内，到达内体膜后，泛素化修饰的膜蛋白能够被ESCRT（Endosomal sorting complex required for transport）系统招募并分选到多囊内体（multivesicular endosomes，MVE）的腔内囊泡（intraluminal vesicles，ILV），多囊内体与溶酶体的进一步融合，使膜蛋白在溶酶体发生降解^{［19, 20］}。APP作为一种膜蛋白，其在泛素化修饰后的转运亦如上述，如有研究认为：ESCRT系统在泛素化APP向ILV的转运过程中不可或缺，APP 在E3连接酶UBE4B诱导下发生泛素化修饰，并通过ESCRT分选进入ILV，而敲减神经元细胞中的UBE4B将抑制APP的泛素化修饰以及向MVE的内化^［20］。然而，另有研究认为，E3连接酶FBL2诱导的APP泛素化将抑制APP内吞，导致细胞表面APP增加，同时增加APP酶体的降解^［21］。上述相反的研究结论可能与诱导APP泛素化的E3连接酶有关，因此，泛素化对于APP转运机制的影响仍需要进一步深入探讨。

4. 脂质化修饰与APP转运：APP翻译后的脂质修饰过程被称为棕榈酰化，其主要发生于内质网，大约10%的APP会发生棕榈酰化修饰，主要位点有Cys186和Cys187，这两个位点发生棕榈酰化修饰将促进APP从高尔基体之后的转运过程。此外，APP棕榈酰化对于其从内质网的分泌不可或缺，Cys186和Cys187位点的突变将导致几乎全部APP滞留在内质网^［22］。

一些特定蛋白通过与APP结合从而影响其转运，根据蛋白质类型的不同，主要分为衔接蛋白和跨膜蛋白，这些蛋白分子主要与APP胞内区域的3个酪氨酸基序（YTSI、GYENPTY和YKFFE）结合，进而影响APP在胞内的转运过程^［23］。YTSI基序位于距跨膜结构域4个氨基酸残基处，GYENPTY和YKFFE基序则位于 AICD 区域内。GYENPTY为调控APP内化的基序，它是含有磷酸酪氨酸结合结构域（phosphotyrosine-binding，PTB）蛋白（如X11家族蛋白、Fe65、Fe65L、Dab、SNX17和SNX33）的结合位点^［2］。

1. 影响APP转运的衔接蛋白：常见的与APP结合的细胞表面衔接蛋白有：Fe65、X11家族蛋白、Dab等。Fe65蛋白是较早发现的与APP的AICD区域结合的细胞表面衔接蛋白，它拥有两个磷酸酪氨酸结合域PTB1和PTB2，其中靠近C端的功能区PTB2可以通过AICD上的YENPTY基序与APP结合，进而调控APP的胞内转运过程^［24］。值得注意的是，Fe65可以作为低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LRP1）与APP结合的桥梁，进一步形成LRP1-Fe65-APP复合物，促进网格蛋白依赖的APP内化过程^［25］。

X11家族蛋白包括X11α/mint 1、X11β/mint 2，X11γ/mint 3，与Fe65类似，该家族蛋白的PTB可以与APP的GYENPTY基序结合，并在质膜APP的内吞过程中发挥重要作用。Sullivan等^［26］研究发现，在mint基因敲除的神经元中，APP的内吞作用被阻断，而正常表达mint的神经元则无此现象。Src介导的X11β磷酸化在调节质膜APP 内吞过程中起着关键性作用，X11β的Src依赖性磷酸化加速了APP内吞，导致Aβ积累增加，而X11β的Src非依赖性磷酸化则增强了APP 从内体到质膜的再循环过程^［27］。与X11家族中的其他成员不同，X11γ定位于高尔基体和TGN，与APP结合后调控APP从TGN到质膜的转运^［28］。

Dab蛋白可以直接与APP的YENPTY基序结合，是调控APP转运的细胞表面衔接蛋白。研究认为，Dab1与APP的NPTY基序直接结合，促进APP在质膜的定位，进而增强APP的非淀粉样降解。另外，Dab1可以与Fe65竞争结合LRP，导致APP-LRP复合物形成减少，细胞释放的APP和APP-CTF水平降低，进而影响AICD向细胞核的转运过程^［29］。衔接蛋白AP-2通过Dab2与APP的YENPTY基序结合参与质膜APP的重新内化^［30］。

SNX蛋白家族是一类进化上保守的、能与磷酸肌醇结合的大型蛋白家族。SNX17定位于早期内体，是一种胞内衔接蛋白，它与APP的YXNPXY基序结合，增加APP从内体向细胞表面的转运^［31］。SNX家族中的另一成员SNX33可以与APP结合阻断dynamin的脱囊泡作用，进而抑制APP的内吞^［32］。

衔接蛋白复合体（adaptor protein complex，AP）是常见的网格蛋白适配蛋白，能够识别特定的膜蛋白，并将其锚定到网格蛋白形成的运输囊泡上发挥作用。目前证实的AP复合体有5种：AP-1、AP-2、AP-3、AP-4和AP-5。其中，研究最多的是AP-2，它可直接与APP的YENPTY基序结合，在网格蛋白介导的APP内吞过程中发挥着重要作用^［33］。AP-3定位于内涵体，通过与YTSI基序结合介导APP从内质网到溶酶体的转运^［18］。而AP4定位于TGN，通过与YKFFE基序结合，介导APP从TNG到内体的转运。Arl5b与AP4在TGN相互作用，并调节APP从TGN 到早期内体的顺行转运^［34］。

2. 影响APP转运的跨膜蛋白：许多跨膜蛋白也可以与APP结合并影响其转运，目前研究较多的跨膜蛋白有：低密度脂蛋白受体（low-density lipoprotein receptors，LDLRs）蛋白、Vps10p-区域受体（Vps10p-Doamin receptors，Vps10p-D）蛋白、钙调蛋白（calsyntenins）等。

LDLR是Ⅰ型跨膜蛋白，是多种脂蛋白、蛋白酶和蛋白酶抑制剂的内吞受体。LRP1可以直接与APP770或APP751的KPI结构域相结合，促进APP内化^［35］。另外，LRP1也可以通过Fe65与APP结合，介导质膜APP的内吞过程，进而促进 Aβ和sAPPβ的产生^［12］。

SorLA又称LRP11，是LDL受体家族中唯一具有 Vps10p结构域的跨膜蛋白，它作为细胞内分选受体，穿梭于细胞器之间协助APP转运^［36］。SorLA主要定位于高尔基体和内体，参与APP从内体分选到TGN的逆行转运，SorLA与APP结合导致APP静止囊泡和顺行囊泡显著减少，逆行囊泡数量增加^［37］。另外，SorLA的FANSHY基序与逆向复合体的VPS26亚基相互作用，若该基序突变则APP不再逆行运输回高尔基体，而是转运至内体^［38］。此外，具有Vps10p结构域的跨膜蛋白还有SoCS1c、Sortilin，两者都是内吞受体，其中，SoCS1c可以降低神经元中APP的顺向转运，而Sortilin通过与APP的AICD结构域内的NPTYKFFE基序结合，调节APP向溶酶体的转运^［12］。

钙调蛋白（calsyntenins）是一种跨膜蛋白，分为Calsyntenin-1、Calsyntenin-2、Calsyntenin-3。其中Calsyntenin-1研究较多，它与APP主要在TGN结合，calsyntenin-1是驱动蛋白Kinesin-1轻链的配体，它以Kinesin-1依赖性方式介导APP 的轴突运输，若下调Calsyntenin-1的表达将抑制APP在胞内的顺向转运，进而导致APP在TGN中的累积^［39］。

APP的二聚化起始于内质网^［40］，其分子间通过E1区的半胱氨酸二硫键形成同源二聚体，进而影响APP的转运分选以及代谢^［41］。APP751和APP695都能形成同源二聚体，其中APP751胞外区的KPI结构域可增强二聚体形成，并促使其向质膜处转运，最终促进非淀粉样降解途径^［42］，而APP695由于缺乏KPI结构域，不能有效转运到质膜，因此更多的APP695发生淀粉样降解生成Aβ。此外，APP二聚体可以在除内质网以外的细胞器形成，如高尔基体、内体以及质膜。研究认为，LRP1和（或）SorLA通过与APP二聚体相互作用影响APP的转运，导致APP在高尔基体和质膜上的定位减少，而在ER和内体中的水平升高^［43］。

新生的APP经过多种翻译后修饰逐渐成熟，通过转运分选至不同的细胞器或细胞膜并在分泌酶的作用下发生降解，在这一过程中APP的二聚体化、翻译后修饰及其结合蛋白在不同程度上影响着APP的转运和代谢。因此，深入揭示APP的胞内转运机制及其影响因素，将为阐明AD发生发展的分子机制以及筛选AD干预的有效靶点奠定坚实的理论基础。