调治帕金森病多巴胺神经元退步的新机造
责编丨酶美
帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是最常见的神经退行性疾病之一。最重要的病因是大脑黑质区多巴胺神经元随着年事的退化。这种退化大概因为细胞运输通路的不正常而导致一些卵白的特别累积。LRRK2基因的突变是现在发觉最多的导致帕金森病的遗传突变。种种相干表型阐发提示LRRK2在体内参加多种细胞运输通路的调治包罗细胞内吞历程。但LRRK2究竟通过如何的分子机理来调治细胞内吞历程现在尚不清晰。
2021年7月27日，美国康涅狄格大学熊玉兰和余建中团队互助在Science Signaling 颁发明晰题为 Dysregulation of the AP2M1 phosphorylation cycle by LRRK2 impairs endocytosis and leads to dopaminergic neurodegeneration 的文章。该文章用差别的PD模子深入的论述了LRRK2怎么通过调治一个重要的参加细胞内吞的分子AP2M1来调治细胞内吞和多巴胺神经元退化。
起首，为了找到LRRK2卑鄙的目的调治卵白，这两个团队使用LRRK2酵母模子举行了全基因组的遗传筛选。他们发觉把Adaptor Protein 2 （AP2）的四个亚基分别敲除突变会复兴 LRRK2在酵母中导致的毒性。这个征象非常故意思。我们都知道AP2是一个非常紧张的复合体，可以或许和内吞历程中的紧张网格卵白Clathrin在细胞膜上联合然后把进入细胞内部的物质包裹起来形成囊泡，囊泡形成之后被剪切离开细胞膜进入细胞。AP2复合体包罗四个亚基，两个大的亚基和2，又叫A1/2 和B1，一其中型亚基2又叫M1，一个小亚基2又叫S1. 这四个亚基的敲除突变体复兴LRRK2在酵母中导致的表型意味着LRRK2大概通过AP2来调治细胞内吞历程，从而弥补LRRK2如何调治这个历程的机理研究空缺。
在此底子上，这两个团队进一步剖析LRRK2和AP2的四个亚基调控干系。他们发觉只有M1这个亚基是在体内和体外直接联合LRRK2。AP2M1的磷酸化轮回是在内吞历程中被严厉调控的，而LRRK2又是一个磷酸激酶。使用LRRK2基因敲除（Knockout）和突变体敲入（LRRK2-GS Knockin）神经细胞和老鼠构造，发觉 LRRK2的确在体内和体外都能磷酸化AP2M1。此磷酸化位点位于T156，具有构造特异性。进一步研究发觉这个位点的被LRRK2磷酸化后促进了AP2M1和细胞膜的联合从而促进囊泡的形成和运输。敲除LRRK2或失去磷酸化功效会制止这个历程从而制止细胞内吞。故意思的是，赐与过多的LRRK2或磷酸化功效也会制止细胞内吞。那么LRRK2怎样到达磷酸化均衡调治？他们发觉过多的LRRK2或磷酸化功效会制止AP2M1的后期去磷酸化和从囊泡的离开，这个历程是AP2M1进入下一个囊泡形成和运输的须要条件。以是过少或过多的LRRK2磷酸化都市制止细胞内吞。LRRK2的量要连结在一个均衡状态下 （图1）。
图1. LRRK2调治AP2M1磷酸化轮回和细胞内吞模式图
那么LRRK2对AP2M1的磷酸化轮回的调治究竟对多巴胺神经元退化有没有作用呢？为了答复这个题目，团队使用LRRK2果蝇模子发觉过表达AP2M1会促进多巴胺神经元退化， 从而在体内证明白LRRK2调治内吞历程对帕金森病的作用。这个事情提供了一个细致的LRRK2导致帕金森病的分子机理。
该事情的通讯作者是美国康涅狄格大学医学院神经科学系熊玉兰传授和康涅狄格大学本部生理与神经生物学系余建中传授。第一作者是在读博士生刘琴芳。
