《Cathepsin D功能抑制在α-synuclein代謝障礙中的作用和機制》是依託蘇州大學，由李凌雲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Cathepsin D功能抑制在α-synuclein代謝障礙中的作用和機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李凌雲
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
α-synuclein(α-syn)異常聚積是帕金森病（PD）的主要病理特徵，其修飾、聚積和降解的機制尚未明了。我們前期研究發現PD患者多巴胺能神經元中 cathepsin D(Cts D)表達顯著下降，在魚藤酮PD大鼠模型中也觀察到Cts D表達減少並伴α-syn聚積和多巴胺能神經元變性死亡，提示Cts D在α-syn的代謝和多巴胺能神經元的生存中可能扮演重要角色。本課題將在建立PD動物模型和過表達α-syn細胞株的基礎上，研究：Cts D對α-syn的降解功能及Cts D功能抑制對α-synuclein的磷酸化修飾和寡聚體形成的作用和機制； Cts D在神經元內的調控機制，從而進一步闡明α-syn聚積的分子機理。本研究圍繞PD病理特徵的關鍵角色α-syn，通過對Cts D相關分子事件的研究，提出Cts D功能抑制是α-syn代謝障礙的一個重要原因，為建立新的PD治療靶點提供理論依據。
結題摘要
帕金森病（Parkinson’s Disease, PD）的病理特徵主要表現為殘存神經元胞漿內路易小體(Lewy Body) 形成和黑質紋狀體系統多巴胺(DA)能神經元丟失，路易小體的主要成分α-synuclein (α-syn)的過量表達、突變、異常修飾、錯誤摺疊、聚積及降解障礙是多巴胺能神經元變性死亡的主要分子特徵，是PD分子機制研究中的重點和難點。本項目主要研究組織蛋白酶Cathepsin D（Cts D）對α-syn的降解作用。我們採用魚藤酮製備了Lewis大鼠PD模型，利用穩定表達特定基因突變（A30T-α-syn，A53P-α-syn）的PC12細胞株，在體內和體外PD模型中，檢測Cts D的表達和酶活性，α-syn的表達狀態，發現魚藤酮作用下，大鼠黑質多巴胺能神經元和PC12細胞中，Cts D從溶酶體漏出至胞漿，酶活性和蛋白表達降低，α-syn聚積體形成增加。在大鼠和PC12細胞中，用VshRNA-Cts D-GFP抑制Cts D基因表達後，α-syn蛋白表達和聚積顯著增加。大鼠黑質緻密部神經元和PC12細胞內自噬相關蛋白LC3、beclin1，溶酶體相關蛋白Lamp-1，自噬底物p62蛋白表達均增加。CtsD基因抑制的PC12細胞中，給予魚藤酮干預， LC3、beclin1等表達顯著低於單純魚藤酮干預組。魚藤酮作用下，多巴胺能神經細胞溶酶體內另一種組織蛋白酶cathepsin L被異常激活，同時採用cathepsin L抑制劑Z-FF-FMK處理PC12細胞，發現Cts D的表達較魚藤酮單獨處理組顯著提高。實驗結果表明， Cts D酶活性降低和蛋白表達減少是導致α-syn蛋白聚積的原因之一，與Cts D酶活性降低和功能抑制直接減少了對α-syn蛋白的清除有關，同時由於Cts D的功能抑制可能降低環境毒素條件下細胞的自噬激活，使自噬流遭到破壞，導致α-syn的另一降解途徑——自噬-溶酶體通路障礙，加劇其神經毒性。此外，Cathepsin L異常激活可能與Cts D的蛋白表達降低有關，參與Cts D的分子調控。綜合以上研究結果，我們認為Cts D的功能抑制可能是α-syn代謝障礙的重要分子機制之一。通過調節神經細胞內Cts D的表達水平，維持其酶活性和蛋白降解功能，促進其對α-syn聚積體的清除，發揮神經保護作用，可望為帕金森病的治療開拓新思路。
