帕金森病相关蛋白PINK1和Parkin通过降解Miro影响线粒体运动

帕金森病是一种常见的神经退行性疾病,发病机制尚不清楚,线粒体功能障碍是可能的原因之一。帕金森病相关蛋白PINK1和Parkin均被证明影响线粒体功能和形态,并参与线粒体质量监控。2011年11月《细胞》杂志 （Cell）147期 发表了题为《PINK1和Parkin导致Miro磷酸化降解和线粒体运动阻滞》的文章,发现PINK1 / Parkin 通路可以作用于定位在线粒体外膜的线粒体移动相关蛋白Miro,PINK1直接磷酸化Miro,Parkin参与Miro降解,使受损线粒体脱离微管,从而阻滞线粒体运动。作者猜测这一过程能够隔离受损线粒体,避免了受损线粒体在细胞中的扩散。该研究深入探讨了PINK1和Parkin相互作用机制,揭示了线粒体质量控制系统如何直接调控线粒体运输,提出了受损线粒体的不正常运输可能是PD的致病原因。     

PINK1/Parkin介导的线粒体自噬

线粒体自噬（mitochondrial autophagy, or mitophagy）指的是细胞通过自吞噬作用,降解与清除受损线粒体或者多余线粒体,其对整个线粒体网络的功能完整性和细胞存活具有重要作用。线粒体自噬过程受多种途径调控,PINK1/Parkin通路是其中的一条,其异常与多种疾病的发生密切相关,如心血管疾病、肿瘤和帕金森病等。在去极化线粒体中,磷酸酶及张力蛋白同源物(PTEN)诱导的激酶1（PTEN-induced kinase 1,PINK1）作为受损线粒体的分子传感器,触发线粒体自噬的起始信号,并将Parkin募集至线粒体;Parkin作为线粒体自噬信号的“增强子”,通过对线粒体蛋白质进一步泛素化介导自噬信号的扩大;去泛素化酶和PTEN-long蛋白参与调控该过程,并对维持线粒体稳态具有重要作用。本文主要对PINK1与Parkin蛋白质的分子结构和其介导线粒体自噬发生的分子机制,以及参与调控该途径的关键蛋白质进行综述,为进一步研究以线粒体自噬缺陷为特征的疾病治疗提供理论基础。     

帕金森病相关蛋白Parkin 与PINK1的相互作用研究

帕金森病(Parkinson's disease,PD)是常见的神经系统变性疾病．分子遗传学研究发现,突变的Parkin蛋白及PINK1蛋白均参与了帕金森病的致病过程,但二者之间是否存在相互作用以及是否能够相互调节仍不十分清楚．为明确生理状态下Parkin蛋白与PINK1蛋白之间的相互作用,首先运用蛋白体外结合实验(GST pull-down)技术及免疫共沉淀技术证实了Parkin与PINK1在体外及体内均可相互结合．进一步构建PINK1的不同截短型,运用GST pull-down技术验证了PINK1与Parkin相互结合的区段为PINK1的蛋白激酶结构域．免疫细胞化学实验也证实Parkin与PINK1蛋白在细胞中存在共定位．进一步运用免疫共沉淀技术证实Parkin可减少PINK1通过泛素蛋白酶体系统(ubiquitin proteasome system,UPS)的降解,从而稳定PINK1．PINK1可增加Parkin通过UPS的降解,从而减少Parkin的水平,降低其稳定性．这些结果提示,帕金森病相关蛋白Parkin与PINK1能够直接结合,二者通过泛素蛋白酶体降解系统相互调节,可能协同作用参与了帕金森病的致病过程．     

DJ-1基因与帕金森病

帕金森病是仅次于阿尔茨海默病的第二大神经退行性疾病。DJ-1基因的突变可以引起常染色体隐性遗传性帕金森病。该文将从DJ-1基因及DJ-1蛋白的结构,组织分布,及其在帕金森病发病机制中的功能等方面进行阐述,为研制开发帕金森病的治疗药物提供新的思路。     

DJ-1与帕金森病

DJ-1在细胞内主要以可溶性二聚体的形式存在于细胞浆、线粒体及细胞核,由于其基因突变可导致常染色体隐性遗传帕金森病(PD)的早发,DJ-1被公认是一种PD相关蛋白.PD发病与氧化应激密切相关,DJ-1可能主要通过感受氧化应激、调节转录,以及参与调控AKT、ASK等重要凋亡信号通路来最终实现神经细胞抗凋亡作用.     

PINK1/parkin通路调控线粒体自噬机制的研究进展

线粒体自噬指细胞通过自噬机制选择性除去损伤或多余的线粒体。真核生物通过线粒体自噬调控线粒体质量,维持供能细胞器的功能。大量研究表明,帕金森病相关基因PINK1和parkin可通过线粒体自噬参与并维持线粒体功能。PINK1与parkin能协同特异性识别损伤的线粒体,PINK1作为线粒体质量调控的探测器被活化,此过程中泛素化酶和去泛素化酶对维持parkin活性及线粒体自噬的效率有重要作用。本文主要总结PINK1/parkin通路在线粒体自噬中的功能与作用。     

红景天苷通过PINK1-Parkin 通路在MPP+诱导的SH-SY5Y细胞中维持线粒体形态和功能

目的:研究红景天苷(Salidroside,Sal)对在MPP+诱导SH-SY5Y细胞线粒体形态和功能的影响及其机制。方法:采用3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2-H-tetrazolium bromide,MTT)检测细胞活性,Mito Tracker Red CMXRos进行线粒体染色,四甲基罗丹明乙酯(Tetramethylrhodamine ethyl ester,TMRE)检测线粒体膜电位,Western blot检测PINK1和Parkin蛋白表达水平。结果:单纯Sal处理24 h对细胞活性、线粒体形态和MMP无影响(P0.05)。MPP+(500μM)处理SH-SY5Y细胞24 h后,与正常组比较,细胞活性、MMP水平均降低,线粒体长度减短(P0.01),并发生碎片化。Sal(25μM)预处理24 h可以显著抑制MPP+诱导的细胞活性降低(P0.01),并维持线粒体长度和增加MMP水平(P0.01)。而且,Sal(25μM)预处理24 h可以显著恢复MPP+诱导的PINK1和Parkin蛋白表达水平下降(P0.01)。结论:体外实验证实Sal可以保护MPP+诱导的SH-SY5Y细胞活性降低、线粒体形态和功能异常,而PINK1-Parkin通路可能是其机制之一,为进一步临床开发Sal治疗PD的新药提供实验依据。     

Parkin， Parkin 底物和帕金森病

Parkin 是隐性遗传性少年型帕金森病的致病基因 . 现认为 Parkin 行使泛素蛋白连接酶功能,参与蛋白质的泛素化过程 . 它的功能缺陷致使其底物蛋白质毒性积聚,从而介导多巴胺能神经元选择性死亡 . 越来越多的研究显示 Parkin 还具有神经保护作用,能对抗多种神经毒性刺激,并且可能参与路易体的形成过程,因此认为它在散发性帕金森病的致病过程中也可能起重要作用 .     

TANK结合激酶1在PINK1/Parkin依赖性和非依赖性线粒体自噬中的作用研究进展

线粒体自噬是一种清除受损或多余线粒体的过程,在调节细胞内线粒体质量和维持线粒体能量代谢等方面发挥重要作用。TANK结合激酶1 (TANK-binding kinase 1, TBK1)是一种多功能的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,同时参与调控PTEN诱导假定激酶1 (PTEN-induced putative kinase 1, PINK1)/Parkin依赖性和非依赖性线粒体自噬过程。近期研究表明,TBK1可磷酸化视神经蛋白(optineurin, OPTN)、p62/sequestosome-1、Ras相关GTP结合蛋白7 (Ras-related GTP binding protein 7, Rab7)等自噬相关蛋白,并介导核点蛋白52 (nuclear dot protein 52, NDP52)与UNC-51样自噬激活激酶1 (UNC-51 like autophagy activating kinase 1, ULK1)复合物相结合,以及TAX1结合蛋白1 (TAX1-binding protein 1, TAX1BP1)与微管相关蛋白1轻链3 (microtubule-assoc...     

人PINK1-shRNA载体的构建及对神经母细胞瘤细胞线粒体的影响

摘要 目的：构建筛选人源靶向特异PINK1-shRNA敲减质粒,转染神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞并验证该质粒转染后对PINK1基因的敲减效率,观察对细胞线粒体形态的影响。方法：构建两对人源PINK1-shRNA序列(编号分别为PINK1-shRNA-39和PINK1-shRNA-42),将这2对干扰序列连接在载体上形成重组载体,经测序验证后,将空载体和两对敲减质粒分别转染SH-SY5Y细胞,获得基因敲减的细胞模型,用CCK-8法检测细胞的存活率,用荧光定量PCR方法确定PINK1基因的敲减效率,用蛋白质免疫印迹法验证细胞内PINK1的表达水平是否发生改变,用激光共聚焦显微镜观察线粒体的形态是否发生了改变。结果：我们提取的质粒,经测序结果显示,质粒载体构建成功;转染细胞后,CCK-8 法检测细胞存活率发生了降低,与正常组比较,PINK1-shRNA-39和PINK1-shRNA-42敲减质粒组,细胞的存活率分别降低了13.7%（P＜0.05）和14.1%（P＜0.05）;荧光定量PCR结果显示,与正常组相比,PINK1-shRNA-39组和PINK1-shRNA-42组敲减质粒转染的细胞内PINK1基因的表达分别降低了24.1%（P＜0.01）和36.7%（P＜0.01）;蛋白质印迹法结果显示,与正常组相比,两对质粒分别转染细胞后,PINK1-shRNA-39和PINK1-shRNA-42敲减质粒转染的细胞内PINK1蛋白的表达水平降低,差异有统计学意义(P＜0.01),PINK1-shRNA-42敲减质粒转染的细胞内PINK1蛋白的表达水平有效降低更明显;与正常组比较,激光共聚焦显微镜观察到基因敲减两组细胞的线粒体部分发生断裂,碎片较多,基因敲减两组的线粒体的形态因子显著降低,差异有统计学意义（P＜ 0.01）。结论：成功构建了人源的PINK1基因敲减的质粒,并将敲减的质粒成功转染至SH-SY5Y 细胞中,细胞内PINK1基因的mRNA和蛋白的表达水平降低,且细胞线粒体的形态发生了改变。     

线粒体功能障碍与孤独症

孤独症谱系障碍（ASDs）患儿中约有5%伴有线粒体功能紊乱.线粒体功能紊乱会损害对能量高度依赖的生理进程,如神经发育和神经可塑性,从而导致孤独症.本文综述了孤独症个体中线粒体过量的活性氧（reactive oxygen species,ROS）产生及其抗氧化系统减弱、呼吸链复合物异常、线粒体基因突变及与线粒体功能相关的基因组DNA编码的蛋白质异常等方面的研究,旨在阐述线粒体系统多方面的紊乱在孤独症个体中均有所体现,希望能够对孤独症的发病机制和治疗提供帮助.     

Pink1/Parkin信号通路调控线粒体自噬的研究进展

线粒体自噬是指为了维持细胞内环境稳定而通过选择性自噬来降解功能失调或过剩的线粒体。在众多线粒体自噬相关通路研究中,对Pink1/Parkin信号通路的探索较为详细。在哺乳动物细胞中,Ser/Thr蛋白激酶Pink1和E3泛素连接酶Parkin协同作用,感知线粒体功能状态并对受损的线粒体进行标记,以促进其通过自噬途径进行降解。同时,泛素化和去泛素化在调节Parkin和线粒体自噬活性中起着重要的作用。本文就Pink1/Parkin信号通路以及去泛素化酶在线粒体自噬中的作用进行综述。     

线粒体自噬与心肌保护

线粒体自噬是指细胞通过自噬的机制选择性地清除线粒体的过程。通过该途径,细胞可降解并清除受损或功能障碍的线粒体,以维持细胞内线粒体质量和数量的平衡,从而维持细胞稳态。在生理状态及应激状态下,多种因子可调控心肌细胞线粒体自噬,进而发挥保护心肌细胞的作用。本文就线粒体自噬及其调控机制以及其在心肌保护中的作用做一综述。     

过表达 PINK1改善SCA3/MJD转基因果蝇模型的线粒体功能

脊髓小脑性共济失调3型（SCA3/MJD）,是一种因致病基因MJD1编码区内CAG异常重复扩增所致的常染色体显性遗传迟发性神经退行性疾病. 已知PINK1蛋白可通过抗氧化稳定线粒体,阻止帕金森疾病的发生,但其在SCA3/MJD中的作用尚不清楚. 本文旨在探索过表达PINK1对SCA3/MJD转基因果蝇模型的保护作用.本研究利用Mhc-Gal4启动子表达致病蛋白质片段（MJDtr-Q78）获得SCA3/MJD果蝇模型,分别运用过表达PINK1和RNA干扰PINK1研究其在SCA3/MJD果蝇模型中的功能.结果显示,疾病模型组翅膀异常率增高,线粒体呈过度融合状态,ATP值降低;PINK1 RNA干扰组翅膀异常率明显增高,线粒体呈显著过度融合状态,ATP值明显降低;PINK1过表达组翅膀异常率明显降低,线粒体清晰、完整,ATP值明显升高.本文的结果提示, 过表达PINK1对SCA3/MJD转基因果蝇模型起保护作用,而RNA干扰PINK1表达加重SCA3/MJD转基因果蝇模型病情.PINK1在SCA3/MJD果蝇模型中的功能可能通过改善细胞内线粒体功能实现.     

帕金森病相关蛋白PINK1和α-突触核蛋白相互作用研究

目的 利用蛋白质组学方法和激光扫描共聚焦显微镜来鉴定帕金森病相关蛋白PINK1和α-突触核蛋白（α-synuclein）之间的相互作用关系及两种蛋白在MN9D细胞中的分布。方法 将α-synuclein基因插入pGEX-4T-1载体,经DNA测序证明形成GST融合蛋白,经大肠杆菌BL-2l表达纯化后,与MN9D细胞裂解液共孵育,检测PINK1与α-synuclein蛋白间的相互作用。并应用MN9D细胞的内源性PINK1与α-synuclein进行免疫共沉淀实验,进一步验证两蛋白之间的相互作用。MN9D细胞经免疫细胞化学染色,利用激光扫描共聚焦显微镜观察两种蛋白的细胞内分布及共定位状态。结果 利用GST-α-synuclein融合蛋白捕获及免疫共沉淀技术,检测到特异的PINK1条带。激光扫描共聚焦显微镜检测到两者存在部分共定位。结论 PINK1和α-synuclein在体外和细胞内均可发生相互作用并在MN9D细胞中存在共定位关系。     

线粒体功能障碍与糖尿病肾脏病

糖尿病肾脏病(DKD)是糖尿病最主要的微血管并发症,也是终末期肾脏疾病的主要原因之一。近年来,随着糖尿病患病率的增加,DKD的发病机制迅速成为研究热点。DKD的发病机制多种多样,错综复杂。但普遍认同的是,糖代谢的异常是DKD起始的重要原因。同时,能量代谢也被发现是DKD的进展的重要途径。本文简述了糖代谢紊乱在DKD进展中的影响,并概述了参与能量代谢的线粒体的功能障碍在DKD中的作用。     

DJ-1保护大鼠中脑黑质多巴胺能神经元抵抗鱼藤酮损伤的研究

目的:探讨过表达DJ-1蛋白能否保护大鼠中脑黑质多巴胺能神经元抵抗鱼藤酮所致的急性损伤.方法:构建表达DJ-1基因的腺相关病毒载体(rAAV-DJ-1)并转染HEK-293细胞,进行腺相关假病毒颗粒包装,所得假病毒颗粒注射到大鼠脑内感染黑质神经细胞;4周后,注射鱼藤酮于大鼠黑质相同脑区;通过免疫组织化学和免疫印迹试验鉴定TH蛋白表达情况,采用动物行为轨迹分析软件计算大鼠30 min内运动距离以及强迫游泳试验鉴定大鼠精神症状.结果:与对照组相比,过表达D J-1组大鼠运动损伤症状较轻,精神症状改善明显;损伤侧黑质TH阳性神经元数目和TH蛋白表达水平显著高于对照组.结论:过表达DJ-1蛋白能保护大鼠黑质多巴胺能神经元抵抗鱼藤酮所致的急性损伤,延缓多巴胺能神经元的退行性变,提示DJ-1可能对帕金森病的治疗有较好的应用前景.     

线粒体自噬与帕金森病的研究进展

帕金森病是一种以黑质多巴胺能神经元选择性变性为主要病理特征的神经退行性疾病,严重影响患者的生活质量.遗传因素和环境因素是帕金森病可能诱因,但帕金森病的具体发病机制尚未完全解析.研究表明,线粒体自噬异常是神经退行性病变的重要诱因之一.线粒体自噬是细胞内稳态的“质控机制”,其调控途径与帕金森病发病机制明确相关.综述了线粒体...     

Parkin介导的线粒体自噬及细胞器互作机制

线粒体是细胞生理代谢活动发生的重要场所.线粒体生发降解平衡是维持能量代谢稳定的重要保障.Parkin作为E3泛素连接酶,通过PINK1/Parkin、LC3等多种信号参与调控线粒体自噬过程.此外,Parkin还能够影响线粒体相关内质网膜、调控细胞器间钙流,在线粒体-内质网对话过程中调控溶酶体途径介导的线粒体自噬.脂肪组...