帕金森病相关蛋白Parkin对自噬调节的研究

帕金森病(Parkinson's Disease, PD),是一种极为常见的神经退行性疾病,其发病率仅次于阿尔兹海默症(AD),在临床上表现为一系列运动障碍,如静止性震颤、肌肉僵直、姿势反射障碍以及运动迟缓等。帕金森病的发病率和年龄显著正相关,在65岁以上人群发病率约为1%,但是在85岁以上人群发病率激增至3%左右。帕金森病的主要病理特征有两点,一是中脑黑质多巴胺能神经元的选择性死亡,二是在存活的神经元中路易小体(Lewy body)和路易神经突的形成。帕金森病多为散发病例,仅有10-15%的帕金森病属于家族遗传型帕金森病。帕金森病的病因尚不明确,但是环境以及遗传因素被认为是主要诱因。最近,陆续有一些帕金森病致病基因被鉴定出和家族型帕金森病相关,这些基因的突变或者缺失会导致其编码的蛋白质功能异常从而诱导发病。 常染色体隐性遗传的青少年型帕金森病(AR-JP)是一种最为常见的家族型帕金森病,其特点是发病年龄较早,通常在40岁前发病。此病是由于parkin基因的突变而导致的。在所有的早发家族遗传型帕金森病人里有接近50%的病人是由于parkin突变导致的；而且在所有的早发型的散发帕金森病病人中,有15%的病人同样是由于parkin突变导致的。Parkin,又名PARK2,它是一个泛素蛋白酶体系统中的泛素连接酶(E3),其主要功能是在泛素激活酶(E1)和泛素结合酶(E2)的帮助下,识别特定的蛋白底物,通过泛素-蛋白酶体促进该蛋白降解。所以,对于parkin特定底物的寻找一直是帕金森病研究中的一个重点。近来,parkin也被报道可以通过行使其E3连接酶功能对特定底物蛋白的进行泛素化修饰而调控底物蛋白的下游功能,parkin的这一新发现被认为可能是帕金森病病因之一 细胞内的蛋白质降解途径主要有俩种：即上文所提的泛素-蛋白酶体(ubiquitin-proteasom system)途径和细胞自噬(autophagy)途径,他们各自的降解终端分别是蛋白酶体和溶酶体。如果细胞的自噬降解途径发生紊乱,就会诱发神经退行性疾病以及未成熟的神经元的死亡,最近的研究更是直接证明自噬在帕金森病的发病过程中起重要作用。有趣的是,帕金森病相关基因parkin被报道在线粒体损伤剂CCCP处理下可以诱发自噬以清除受损线粒体；并且在parkin敲除鼠模型中,已经发现了自噬的标志蛋白LC3-Ⅱ型蛋白的上调,这些都揭示了parkin与自噬存在联系。但是到目前为止,parkin的功能及其在帕金森病发病过程它与自噬的关系仍不清楚。Parkin及其发病相关突变体与帕金森病的发病过程以及自噬的关系是我们的研究重点。 本文中,我们通过体外以及体内的蛋白结合实验发现,parkin可以特异性的通过其蛋白结构C端的RING1-IBR-RING2吉构与抗凋亡蛋白Bcl-2结合,而不与Bax或者Bcl-xl这俩个Bcl-2家族蛋白结合。进一步研究发现parkin可以通过行使其E3连接酶功能,单泛素化修饰Bcl-2来延长其半衰期,从而上调Bcl-2蛋白含量。所增加的Bcl-2可以结合更多自噬相关蛋白Beclin 1,形成稳定的复合体而抑制自噬,而parkin的发病相关的E3活性受损突变体则丧失了此功能。 本研究提示了parkin在细胞自噬的调控过程中起了重要作用,为更进一步了解parkin的对细胞保护机制,以及帕金森病的分子病理机制提供了新思路。