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帕金森病是中老年人容易罹患的引起身体不同部位运动失调的神经退行性疾病。帕金森病会导致运动失调,临床表现为肌僵直、运动徐缓、姿势异常以及记忆力减退等特征,患者的生活也因此变得困难和不便。帕金森病典型的病理特征有两点,第一,中脑黑质致密部的多巴胺能神经元的选择性丢失,二是病理性异常聚集的“路易小体”在残存的神经元中的形成。
帕金森病的发病与环境息息相关,生活中经常接触到汽油、有机氯杀虫荆、油漆等的人群容易患上此病。此外,帕金森病也有存在着家族遗传性,约有15%的帕金森病患者是通过家族遗传获得的。与家族型帕金森病相关的致病基因多达十几种,常见的有编码蛋白质alpha-synuclein的PARK1,编码蛋白质parkin的基因PARK2,编码蛋白DJ-1的PARK7等。这些基因的突变或者缺失导致了对应编码蛋白的功能紊乱或丢失,从而引起疾病的发生。
Parkin,在泛素蛋白酶体降解途径中,它可以将泛素结合酶上的泛素链特异的结合到需要降解的靶蛋白上,协助蛋白质的的降解。此外,线粒体受到损伤,膜电位丢失时,大量的parkin能够被PINK1募集到线粒体上,参与到线粒体的降解过程。但是,通过parkin介导的带有泛素化标记的蛋白质的归宿也不完全是在细胞中降解,这种修饰有时却能参与到底物蛋白下游功能的调节过程中。
p62,同样被称之为SQSTM1,是在真核生物细胞中广泛存在的重要的支架蛋白。它能够和许多蛋白结合形成复合体参与调节细胞的生理活动。p62在线粒体的清除过程中起到了重要的作用,它能够识别并结合被parkin泛素化的蛋白底物,参与到自噬小体的形成过程,并最终运送到溶酶体内降解。最近有报道指出,p62的PB1结构域能够和ERK结合,限制ERK的磷酸化。6-羟多巴胺是一种神经毒剂,可以被神经元上多巴胺转运体摄取转运至神经元中,在代谢过程中产生大量的ROS,如超氧自由基,产生神经毒性,同时能够引起神经元中ERK的持续性的活化,特异的损伤多巴胺能神经元。
本文中,我们的研究发现发现,体外过表达parkin,能够稳定p62在细胞内的含量,而失去E3泛素连接酶活性的parkin突变体则没有这个功能。免疫沉淀实验显示parkin能够通过泛素化p62来增加它在细胞中的含量,体外结合实验显示着parkin的多个结构域都能够和p62结合。
p62在细胞中含量的升高,伴随着ERK活化受到抑制。当特异的敲除p62,ERK活化抑制状态得以解除,磷酸化ERK含量显著上调。在过表达parkin的细胞中,显示出p62的上升和磷酸化ERK的下调,而在p62敲除的细胞中,即便过表达parkin也不能抑制ERK的活性。证实了parkin,p62,和ERK之间紧密的功能联系。
在神经毒剂6-羟多巴胺的刺激下,可以观察到神经元持续性的ERK的激活,有报道指出parkin可以抑制这一过程。我们发现过表达p62,同样可以抑制ERK的活化,降低6-羟多巴胺的神经毒害作用,从而揭示了parkin降低pERK,缓解神经元受损的分子机制。