Characterization and Validation of Mouse VPS35 Model of Parkinson's Disease

项目摘要/摘要： -- 常染色体显性突变是空泡蛋白基因分选35区(VPS35)的一种常见突变，但尚未被认为是帕金森病的主要原因。 基因在迟发性帕金森病的发生发展过程中起着重要作用。VPS35基因的功能类似于逆转录病毒的支架蛋白基因。 一种复合体，它调节从内体到底物的货物和蛋白质(跨膜蛋白质)的循环过程，从而减少反式。 高尔基体破坏或破坏细胞膜。因此，VPS35基因上发生的突变可能不会阻止或限制其对细胞膜的直接传递。 这些货物对多巴胺能神经元的正常存活至关重要。因此，这一循环过程中出现了严重的混乱。 这些物质中的一条通路可能在大脑实质中的多巴胺能神经元的死亡过程中起着至关重要的作用。 许多患有VPS35基因突变的患者对VPS35基因的生物学和病理生理学有了更好的了解。 突变型VPS35基因对于促进旨在预防癌症发病的治疗性药物干预的未来发展至关重要。 和/或延缓帕金森病的进展。尽管如此，VPS35基因变异的主要功能和后果仍然存在。 在帕金森病患者中，还没有发现过。为了更好地了解VPS35基因突变在帕金森氏病中的致病机制。 在体内，我们已经获得了一个四环素类药物和有条件的人类VPS35转基因小鼠模型，其中表达水平很高。 人类D620N和VSP35突变体或野生型VPS35蛋白是在黑质纹状体中成功获得的。 多巴胺能途径，受多巴胺途径特异性酪氨酸羟基酶T(TH)-TTA的控制。 在利用这一新的小鼠模型的同时，我们将进一步研究神经化学、神经解剖学和行为学。 改变是使用高效的液体色谱、无偏见的体视学技术、测试和行为测试。 随着年龄的增长，测试这些小鼠的基因。特别是，我们将继续探索是否存在突变基因D620N的过度表达。 VPS35的多巴胺能神经元在衰老过程中可能会导致多巴胺能神经元的丢失。更重要的是，我们的大脑。 初步研究结果表明，在老年人的大脑黑质中，可能存在强健的神经和进行性的神经退行性变。 TH-TTA/TetP-D620N和VPS35小鼠。此外，还有一个耐人寻味的问题，但对其致病机理的了解很差。 我们的初步研究结果表明，VPS35基因突变与PPD患者线粒体功能障碍之间存在相互作用。 VPS35与Keap1之间的互动，以及KKeap1与D620N和VPS35之间的互动，都会导致信息的积累。 Keap1是Nrf2的关键调控因子，它的蛋白质水平和活性也随之下降，Nrf2的活性下降。 监管机构担心氧化应激。此外，KEAP1/Nrf2基因水平的调节失调可能会调节D620N和VPS35-- 在人类的ADA神经元中，诱发了神经元毒性和线粒体功能障碍。在我们的目标2中，我们将继续努力。 描述以D620N、VPS35和TG小鼠为代表的小鼠在线粒体和质量控制方面的潜在缺陷。 神经元的退行性变导致了Keap1/Nrf2基因水平的进一步放松，在调节这些缺陷的过程中发挥了重要作用。 此外，我们还不能确定抑制Keap1基因积聚是否能挽救神经元和神经元的潜在损失。 线粒体在D620N、VPS35和TG小鼠中的功能障碍。这项新的提议可能会为我们提供一种新的或有价值的遗传学研究方法。 小鼠是患有多巴胺能神经变性的帕金森病患者的模型，并在临床上对VPS35逆转录病毒的功能进行了全新的研究。 多巴胺能神经元的丢失导致线粒体功能障碍。

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT    Autosomal dominant mutations in vacuolar protein sorting 35 (VPS35) have been identified as a causal PD  gene, playing a role in the development of late-­onset PD. VPS35 functions as a scaffolding protein for retromer  complex that mediates recycling of cargo proteins (transmembrane proteins) from endosomes to the trans-­ Golgi apparatus or the plasma membrane. Therefore, mutations in VPS35 could prevent or limit its delivery of  the cargoes, which are crucial for the survival of dopaminergic neurons. Hence, a disruption in the recycling  pathway of these cargoes may play a crucial role in the demise of dopaminergic neurons in the substantia  nigra of patients with VPS35 mutations. A greater understanding of biology of VPS35 and the pathophysiology  of mutant VPS35 are essential to the development of therapeutic interventions aimed at preventing the onset  and/or retarding progression of PD. Nonetheless, the functional consequences of the VPS35 genetic variations  in PD have not yet been discovered. To better understand the pathogenic involvement of VPS35 mutations in  vivo, we generated a tetracycline conditional human VPS35 transgenic (Tg) mouse where expression of  mutant human D620N VSP35 or wild-­type (WT) human VPS35 proteins is achieved in the nigrostriatal  dopaminergic pathway, under the control of the dopamine pathway-­specific tyrosine hydroxylase (TH)-­tTA  driver. Utilizing this mouse model, in aim 1, we will study neurochemical, neuroanatomical and behavioral  changes using high-­performance liquid chromatography, unbiased stereological techniques, and behavioral  testing in these mice as they age. In particular, we will explore whether the overexpression of mutant D620N  VPS35 in dopaminergic (DA) neurons may induce loss of dopaminergic neurons during aging. Importantly, our  preliminary study indicates that there are robust and progressive degeneration in the substantia nigra of the  TH-­tTA/TetP-­D620N VPS35 mice. In addition, there is an intriguing but poor understanding of the pathogenic  interplay between the VPS35 mutation and mitochondria dysfunction in PD. Our preliminary result indicates  that VPS35 interacts with Keap1 and the interaction between Keap1 and D620N VPS35 leads to accumulation  of Keap1, a key regulator of Nrf2, and a concomitant decrease in protein levels and activity of Nrf2, a master  regulator of oxidative stress. In addition, the dysregulation of Keap1/Nrf2 levels mediate D620N VPS35-­ induced DA neuronal toxicity and mitochondria dysfunction in human DA neurons. In aim 2, we will  characterize a potential defect in mitochondrial quality control in the D620N VPS35 Tg mice representing  degeneration of DA neurons and the role of the deregulation of Keap1/Nrf2 levels in regulating these defects.   Moreover, we will determine whether suppression of Keap1 accumulation rescues the loss of DA neurons and  mitochondria dysfunctions in D620N VPS35 Tg mice. This proposal may provide a new or valuable genetic  mouse model for PD with dopaminergic neurodegeneration and a new insight of VPS35 retromer function in  loss of dopaminergic neurons and mitochondria dysfunction.