Cell Death & Disease：帕金森病相关蛋白如何攻击细胞的能量库

在细胞内，称为线粒体的细胞器执行一系列重要任务。这些结构产生能量，有助于保持细胞内部环境处于健康平衡状态，以及其他功能。现在，科学家们详细展示了阿尔法-突触核蛋白（一种与帕金森氏病相关的蛋白质）是如何破坏这些细胞能量库的。

　　

现在，科学家们展示了一种与帕金森氏症相关的蛋白质是如何破坏这些细胞的。

这些发现来自于对果蝇幼虫进行基因改造，使其产生异常大量的名为α -突触核蛋白的蛋白质的实验。

“当果蝇幼虫表达α -突触核蛋白的水平升高时，我们观察到的许多线粒体变得不健康，许多线粒体变得碎片化。通过详细的实验，我们还表明，α -突触核蛋白的不同部分似乎是导致这两个问题的原因，碎片化的线粒体实际上是健康的。这是一个关键的发现，因为之前，人们认为碎片化的线粒体是不健康的线粒体，”布法罗艺术与科学大学生物科学副教授Shermali Gunawardena博士说。

这一结果在药物开发的背景下可能是有趣的，因为大脑细胞中α -突触核蛋白的异常聚集是帕金森病的一个标志，而且在患者中也观察到线粒体损伤。

“这项研究展示了利用果蝇幼虫作为生物模型来研究神经元是如何在帕金森病等毁灭性疾病中受损的优势，”UB生物科学博士候选人TJ Krzystek说。“通过这种方法，我们对帕金森病相关蛋白-突触核蛋白如何破坏线粒体的健康和运动有了新的认识，线粒体是细胞产生能量的中心。我们相信，这项工作强调了一条有希望的道路，可以探索潜在的治疗方法，旨在改善帕金森病患者的线粒体健康。”

这项研究发表在8月17日的Cell Death & Disease杂志上。共同第一作者是Krzystek和Rupkatha Banerjee博士，她是斯克里普斯研究中心的博士后研究员，在UB完成了她的生物科学博士学位。Gunawardena是资深作者。

这项研究是一项合作努力，Gunawardena实验室的许多成员做出了重大贡献。除了巴纳吉,Gunawardena Krzystek,文章的作者包括本科生莱恩瑟斯顿,黄健桥和Saad Navid拉赫曼,博士生Kelsey Swinter,所有在乌兰巴托生物科学系的,托马斯·l·法尔宗在布宜诺斯艾利斯大学和学院Investigacion Biomedicina de布宜诺斯艾利斯。

详细观察-突触核蛋白和线粒体

通过对果蝇幼虫的测试，科学家们能够梳理出阿尔法突触核蛋白和线粒体之间相互作用的复杂细节。

例如，这项研究不仅得出结论，α -突触核蛋白的不同部分可能导致线粒体碎裂和损害线粒体健康;该研究还确定了这些部分，并描述了其他蛋白质如何与它们相互作用，以驱动这些变化。科学家们说，更具体地说，与帕金森氏症有关的PINK1和Parkin蛋白可能会与α -突触核蛋白的一端相互作用，从而影响线粒体健康，而一种名为DRP1的蛋白可能会与另一端相互作用，从而破坏线粒体。

“线粒体损伤长期以来一直与帕金森氏症的发病机制有关，”班纳吉说。然而，α -synuclein在线粒体质量控制中的作用至今尚未得到全面的研究。我们的研究揭示了复杂的分子机制，通过这种机制，α -突触核蛋白的不同区域对线粒体健康产生不同的影响，为探索帕金森氏病的新治疗干预提供了一个潜在的途径。”

Gunawardena补充说:“通过使用成像工具和彩色标记系统，我们能够梳理出alpha-synuclein的具体机制功能，以观察alpha-synuclein升高时线粒体发生的过程。”“这个系统让我们能够同时观察整个生物体中活神经元中的线粒体的健康、大小和运动行为。”

Journal Reference:

1. Thomas J. Krzystek, Rupkatha Banerjee, Layne Thurston, JianQiao Huang, Kelsey Swinter, Saad Navid Rahman, Tomas L. Falzone, Shermali Gunawardena. Differential mitochondrial roles for α-synuclein in DRP1-dependent fission and PINK1/Parkin-mediated oxidation. Cell Death & Disease, 2021; 12 (9) DOI: 10.1038/s41419-021-04046-3