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第一部分:帕金森病(PD)是一种中老年人常见的神经系统变性疾病,病理上主要表现为黑质(Substantia nigra)多巴胺(DA)能神经元的丢失以及路易小体(Lewy Body)的形成。以往的研究表明,环境和遗传因素都在PD的发病中扮演着重要角色。一方面,PD的发生与铁、锰、除草剂以及杀虫剂等的接触密切相关。这些毒素被认为引起了氧化应激(oxidative stress),而氧化应激被认为是PD发生的一个重要原因。另一方面,关于遗传性PD的研究也表明基因突变在PD发生中的重要作用。到目前为止,已有9个基因被报道与PD的发生有关。在这些基因中,DJ-1由于与散发性和遗传性PD都有关系而倍受广泛关注。
DJ-1/Park7的突变是一种常染色体隐性突变,可以增加多巴胺能神经元对氧化应激的敏感性,而且可以引起早发的家族性帕金森综合证(early-onset familialParkinsonism)。但是与DJ-1突变相关的多巴胺能神经元缺失的机制目前仍不明了,因此研究DJ-1的抗氧化作用的新机制对于了解帕金森病的发病具有重要作用。研究发现DJ-1可以通过Erkl/2-Elk-1通路调节超氧化物歧化酶l(SODl)的抗氧化功能。
研究表明,使用Mpp+处理多巴胺能SH-SY5Y细胞后,细胞内产生的超氧离子和过氧化氢水平增加,而干扰DJ-1表达则加剧了超氧离子和过氧化氢的提升水平。小鼠或者多巴胺能神经细胞系受到氧化应激刺激后,超氧化物歧化酶l(SODl)可以被保护性的上调,而DJ-1缺失则抑制了SOD1的保护性上调。通过在线分析发现在SOD1的promoter区域有若干Elk-I的结合位点,通过染色质免疫共沉淀实验,确认了Elk-1可以和SOD1的promoter结合并调节SODI的表达。Erkl/2在1-甲基-4-苯基-吡啶离子(MPP+)或百草枯(paraquat)的处理下会被激活并转移到细胞核。转移到细胞核的Erkl/2会磷酸化它的下游底物Elk-1,然后激活的Elk-1提升SOD1的表达,从而抵抗Mpp+或paraquat作用下产生的反应性氧化物(ROS)。进一步研究发现,DJ-1可以和Erk2结合,而且Erkl/2的入核依赖于DJ-1的存在。在DJ-1 KD(Knocking down)或者KO(Knock out)的细胞中,Erkl/2的入核被抑制。同时,下游的Elk-1的激活以及SOD1的上调也被抑制。
综上所述,DJ-1可以和Erkl/2相互作用并且对于Erkl/2的入核具有重要作用,DJ-1的缺失抑制了Erkl/2-Elk-1通路调控SOD1表达的保护作用,从而使DJ-1缺失的细胞/动物模型对于氧化应激引起的损伤更加敏感。研究为环境和DJ-1突变相关的PD发生提供了新的理解。
第二部分:DJ-1作为分子伴侣抑制微管相关蛋白lb的轻链的聚集
帕金森病(PD)是一种中老年人常见的神经系统变性疾病,病理上主要表现为黑质(Substantia nigra)多巴胺(DA)能神经元的丢失以及路易小体(Lewy Body)的形成。微管相关蛋白(MAPs)的非正常累积和聚集在神经变性疾病的发病中起到了重要作用。DJ.1/Park7的缺失性突变能够引起早发的家族性PD。DJ-1作为分子伴侣可以抑制a-synuclein的聚集。目前尚不清楚DJ-1是否也可以调控MAPs的非正常聚集,以及与此相关的在帕金森病发病中的机制。
本实验研究表明DJ-1可以与微管相关蛋白lb的轻链结合(MAPlb-LC)。过表达DJ-1可以在SH-SY5Y或Hek293t细胞中抑制MAPlb-LC的聚集。在SH-SY5Y细胞中通过RNA于扰降低DJ-1的表达则可以增加MAP1b-LC的聚集。在DJ-1基因敲除小鼠脑中的不可溶MAPlb-LC的含量增加。更重要地,在DJ-1 Knocking down(KD)的SH-SY5Y的细胞中,过表达MAP1b-LC可以引发内质网应激诱发的细胞凋亡。
结果表明DJ-1可以起到分子伴侣的功能来抑制MAPlb-LC的聚集以及其引发的细胞凋亡,这为进一步地了解DJ-1的生物学特征以及PD的发病机制提供了新的视野。