阿尔茨海默病（AD）的特征是致病性蛋白（尤其是 β 淀粉样蛋白和过度磷酸化的 tau 蛋白）积累，这些蛋白破坏神经元功能并导致认知衰退。尽管蛋白质毒性应激在 AD 中已得到充分证实，但泛素 - 蛋白酶体系统在维持神经元蛋白质稳态中的作用及其在疾病进展过程中如何受损仍未完全明确。本研究整合多种方法，对比分析了死后人类 AD 脑组织与年龄匹配对照组的蛋白酶体功能、组成和调控，包括蛋白酶体动力学分析、完整 26S 蛋白酶体的亲和纯化、凝胶内活性分析和蛋白质组学。根据 Braak 分期，我们还研究了跨越 AD 病理进展的批量 RNA 测序和单核 RNA 测序数据集。最后，我们检测了核因子红细胞 2 相关因子 1（NRF1/NFE2L1）的结合和亚细胞定位，以了解 AD 中蛋白酶体基因的转录调控。结果发现，AD 大脑中的蛋白酶体活性显著受损，影响 26S 和 20S 复合物。蛋白酶体纯化后这种蛋白水解能力的降低仍然存在，表明蛋白酶体复合物存在内在缺陷。分离的蛋白酶体的蛋白质组学分析显示，组成型蛋白酶体复合物的丰度降低，且蛋白酶体与易聚集底物（如 tau 蛋白、α- 突触核蛋白和 p62 蛋白）共纯化，表明蛋白酶体被困在病理性聚集体中。转录组学分析显示，随着 Braak 分期进展，组成型蛋白酶体亚基基因逐渐下调，即使在无明显 tau 聚集的组织中，最早的 Braak 分期也出现下调。神经元受到的影响最为显著，而非神经元细胞的蛋白酶体相关基因表达无实质性差异，这可能与免疫蛋白酶体的诱导有关。尽管关键转录因子 NFE2L1（通常驱动蛋白酶体基因转录）的表达升高，但 AD 大脑中 NRF1 的核定位受损，阻止了蛋白酶体成分的预期代偿性上调。总之，我们的研究结果表明，AD 中的蛋白酶体功能障碍发生较早且随着疾病进程加重。蛋白酶体复合物的内在改变，加上蛋白酶体亚基的早期转录下调和 NRF1 介导的调控通路破坏，共同导致蛋白质毒性应激和神经元易损性的恶性循环。恢复蛋白酶体功能和增强 NRF1 驱动的转录反应可能是保护蛋白质稳态和减轻 AD 神经退行性变的有前景的治疗策略。
