發現帕金森病風險蛋白！山大張利寧/李艷教授團隊揭秘PDCD4促進PD發病和發展的作用機制
文章標題：PDCD4 triggers α-synuclein accumulation and motor deficits via co-suppressing TFE3 and TFEB translation in a model of Parkinson’s disease
發表期刊：npj Parkinson's Disease?(IF?6.7)
合作客戶：山東大學張利寧/李艷教授研究團隊
研究背景
帕金森病（PD）是全球第二常見的進行性神經退行性疾病，其特征是黑質中多巴胺能神經元的選擇性喪失，以及由異常α-突觸核蛋白（α-SYN）聚集體組成的神經元路易小體的發育。研究表明，過量的α-SYN可被功能正常的自噬和溶酶體途徑清除從而減輕PD癥狀，已知轉錄因子TFE3和TFEB作為溶酶體生物發生和自噬的主要調節因子，具有增強α-SYN降解以預防PD的特點，然而TFE3和TFEB在PD發病過程中是如何調控的仍不清楚。
研究方法與結果
1、PDCD4受不同PD誘導應激源響應性上調，導致細胞α-SYN積累
以往研究表明PDCD4可以抑制整體TFEB水平以減少溶酶體的生物發生，對于PDCD4是否參與溶酶體功能障礙相關PD的發病機制，研究團隊分別進行了體內外驗證。一方面用α-SYN纖維（PFFs）處理SH-SY5Y和BV2細胞，顯著誘導PDCD4積累，并增加α-SYN絲氨酸129位點的磷酸化水平；另一方面用AAV9-α-syn誘導PD小鼠模型，發現紋狀體內源性PDCD4水平、p-α-SYN和α-SYN總量均顯著增加。這些結果表明PDCD4在體內和體外均出現了響應性上調。在不同類型的神經細胞中，下調PDCD4的表達顯著降低了PFFs處理引起的p-α-SYN和α-SYN水平，相反過表達PDCD4可以劑量依賴的方式顯著誘導α-SYN積累。綜上所述，PDCD4在PD小鼠中響應性升高，其水平與α-SYN異常聚集正相關，提示PDCD4可能是通過促進α-SYN異常聚集誘導PD發病的危險蛋白。
研究人員使用PDCD4敲除小鼠和在PDCD4敲除小鼠紋狀體中重新表達AAV9-PDCD4進一步證實PDCD4是一種PD危險分子，其缺乏促進了異常α-SYN的清除，從而阻止了PD的發病和發展。
PDCD4與細胞α-SYN積累呈正相關
2、PDCD4促進PD發展的作用依賴于其對TFE3和TFEB表達的抑制
接下來，研究團隊進一步探索了PD發病過程中PDCD4調控α-SYN聚集的機制。先前的研究報道溶酶體功能和自噬是α-SYN降解的主要原因，PDCD4可以抑制巨噬細胞或MEF細胞中溶酶體關鍵轉錄因子TFEB的水平，從而減少溶酶體的生物發生。研究人員檢測發現PD小鼠紋狀體中TFE3、TFEB（參與PD的TFEB同一亞家族成員）、CTSD（溶酶體酶）水平的降低在PDCD4缺乏的情況下顯著逆轉，相反，PD小鼠紋狀體中PDCD4的重新表達消除了上述反應，提示PDCD4負性調控TFE3和TFEB。隨后，向PDCD4缺陷PD小鼠紋狀體注射AAV9-siTFE3和AAV9-siTFEB，發現二者的下調消除了PDCD4缺陷導致的PD小鼠行為缺陷的改善，同時PDCD4缺陷對TH(+)神經元損失的挽救以及p-α-SYN和α-SYN清除的增強也被消除；此外，CTSD的過表達逆轉了PDCD4過表達引起的α-SYN積累，表明PDCD4缺乏介導的α-SYN降解的促進依賴于TFE3/TFEB-CTSD軸的升高。以上數據說明PDCD4在PD發展中的促進作用取決于其對TFE3和TFEB表達的抑制。
TFE3和TFEB是PDCD4促進PD發展所必需的
3、外周給藥具有血腦屏障穿透性的RVG-sipdcd4可顯著改善PD癥狀
最后，研究團隊探索了用特異性siRNA沉默PDCD4以治療PD的可能性。為了使sipdcd4外周給藥穿過血腦屏障進入大腦，研究人員對sipdcd4進行了穿透血腦屏障的RVG多肽修飾(RVG-sipdcd4)，并研究了其治療PD的效果。首先，觀察到RVG-sipdcd4能夠有效下調PDCD4的表達，從而上調SH-SY5Y和BV2細胞中TFE3、TFEB和CTSD的水平，同時也顯著降低了p-α-SYN和α-SYN的積累。接著，腹腔注射RVG-sipdcd4來評估其對PD小鼠的作用，正如預期的那樣，RVG-sipdcd4治療顯著改善了PD小鼠的PD相關運動功能障礙，并逆轉了TFE3/TFEB和CTSD的降低，減少了紋狀體中p-α-SYN和α-SYN的異常積聚，SNc中DA神經元的丟失也得到了很大程度的恢復。此外，評估發現外周給藥RVG-sipdcd4對小鼠無明顯副作用，提示RVG-sipdcd4將是一種有前景的PD治療藥物。
RVG-sipdcd4顯著改善PD癥狀
實驗結論
本研究發現PDCD4是一種新的PD風險蛋白，通過共同抑制TFE3和TFEB來調節α-突觸核蛋白神經退行性變。此外，研究團隊還進一步提供了一種針對PDCD4的潛在小RNA藥物，通過外周給藥RVG-sipdcd4可顯著改善帕金森病癥狀，且無明顯副作用，提示RVG-sipdcd4可能是一種有前景的PD治療藥物。
當前位置：首頁 > 新聞中心 > 新聞資訊
