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CDK5磷酸化依赖的PMCA1泛素化降解介导慢性钙超载在帕金森病神经元死亡中的机制研究
结题报告
批准号:
31600821
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
张培
依托单位:
学科分类:
C0901.分子与细胞神经生物学
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
骆静、林传友、张静、闫建国、张铮、贺烽、张倩、吕泽玺
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中文摘要
中脑黑质多巴胺能神经元特异性丢失是帕金森病(PD)患者脑内最典型的病理学特征,多种环境因素与遗传因素均可导致其大量死亡。近年研究发现慢性钙超载在PD早期黑质神经元死亡过程中具有重要意义,但其分子机制尚不明确。本项目首先运用综合定量蛋白质组学检测PD转基因鼠脑黑质组织中磷酸化及泛素化异常情况并分析其关联性,通过生物信息学分析揭示PD中钙信号通路发生异常,进而筛选钙信号调节中关键分子PMCA1作为靶点;其次应用PD细胞、动物模型及临床脑片验证PD黑质神经元中PMCA1磷酸化、泛素化、蛋白降解程度升高及慢性钙超载;然后证明PMCA1蛋白K452位点泛素化介导的自身降解依赖于CDK5磷酸化S1178位点,其降解可引起慢性钙超载并导致神经元死亡;最后验证通过干扰PMCA1磷酸化依赖的泛素化降解对PD中黑质神经元的保护作用,旨在为阐明PD黑质神经元死亡的分子机制和干预治疗提供新的研究思路和药物靶点。
英文摘要
The classic pathology of Parkinson’s disease was characterized the loss of dopamine-generating cells in the substantia nigra, a region of the midbrain. Many environmental factors and genetic factors maybe lead to the large numbers of dopaminergic neuronal death. Recent studies have demonstrated the chronic calcium overload emerged at early phase of Parkinson’s disease and accelerated the dopaminergic neuronal loss, but the molecular mechanism was still unknown. Here, this study would be elucidated phosphorylation-dependent ubiquitination and degradation of PMCA1 by CDK5 mediates chronic calcium overload in the progressive neuronal death of Parkinson's disease. Firstly, the integrated proteomics quantitative analysis of post-translational modifications were employed to study the relationship between phosphorylation and ubiquitination. Then we discovered the calcium signaling pathway was significant dysregulation by bioinformatics analysis and identified the key protein of PMCA1 as the targeted molecule. Furthermore, we explored the molecular mechanism that CDK5 mediates S1178 site phosphorylation of PMCA1 could give rise to the linkage of K452 site ubiquitination, and promotes degradation of PMCA1, which mediates the cellular chronic calcium overload and neuronal death in various Parkinson’s disease models, including cell models, animal models and clinic brain slices. Finally, inhibiting the pathway of phosphorylation-dependent ubiquitination and degradation of PMCA1 by CDK5 whether play a protective role for dopaminergic neurons in Parkinson’s disease models. In summary, this project would be put forward a novel pathophysiological mechanism and therapeutic target under the dopaminergic neuronal death in Parkinson’s disease.
中脑黑质多巴胺能神经元特异性丢失是帕金森病(PD)患者脑内最典型的病理学特征,多种环境因素与遗传因素均可导致其大量死亡。近年研究发现慢性钙超载在PD早期黑质神经元死亡过程中具有重要意义,但其分子机制尚不明确。主要研究内容包括:(1)对早期帕金森病α-synuclein-A30P*A53T转基因小鼠(6月龄)黑质区组织蛋白磷酸化质谱结果进行生物信息学分析与数据挖掘;(2)对早期帕金森病α-synuclein-A30P*A53T转基因小鼠(6月龄)黑质区组织蛋白泛素化质谱结果进行生物信息学分析与数据挖掘;(3)PMCA1蛋白在MPP+处理不同时间点与MPTP动物模型中的mRNA表达水平检测;(4)PMCA1蛋白在MPP+处理不同时间点与MPTP动物模型中的蛋白表达水平检测;(5)鉴定Cdk5磷酸化PMCA1蛋白的氨基酸位点。数据结果显示:磷酸化与泛素化定量修饰蛋白质组学生物信息学分析发现PD中钙信号通路发生异常,并筛选钙信号调节中关键分子PMCA1作为靶点;同时p25/Cdk5信号通路在MPP+处理神经元细胞模型和MPTP药物诱导小鼠动物模型黑质区组织中被激活;PMCA1蛋白在MPP+处理神经元细胞模型和MPTP药物诱导小鼠动物模型黑质区组织中mRNA水平无变化,蛋白水平下调;实验鉴定PMCA1蛋白S1178位点被Cdk5磷酸化。本项目旨在为阐明PD黑质神经元死亡的分子机制和干预治疗提供新的研究思路和药物靶点。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1038/srep35171
发表时间:2016-11-04
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Zhang P;Wang Q;Jiao F;Yan J;Chen L;He F;Zhang Q;Tian B
通讯作者:Tian B
Quantitative Phosphoproteomic Analysis in Alpha-Synuclein Transgenic Mice Reveals the Involvement of Aberrant p25/Cdk5 Signaling in Early-stage Parkinson's Disease
α-突触核蛋白转基因小鼠的定量磷酸化蛋白质组分析揭示了异常 p25/Cdk5 信号传导与早期帕金森病的关系
DOI:10.1007/s10571-019-00780-7
发表时间:2020-02-03
期刊:CELLULAR AND MOLECULAR NEUROBIOLOGY
影响因子:4
作者:He, Feng;Qi, Guangjian;Zhang, Pei
通讯作者:Zhang, Pei
Locus coeruleus-CA1 projections are involved in chronic depressive stress-induced hippocampal vulnerability to transient global ischaemia
蓝斑-CA1 投射参与慢性抑郁应激诱导的海马对短暂性全局缺血的脆弱性
DOI:10.1038/s41467-019-10795-9
发表时间:2019
期刊:Nature Communications
影响因子:16.6
作者:Zhang Qian;Hu Dian Xing;He Feng;Li Chun Yang;Qi Guang Jian;Cai Hong Wei;Li Tong Xia;Ming Jie;Zhang Pei;Chen Xiao Qian;Tian Bo
通讯作者:Tian Bo
CDK5-mediated phosphorylation of Sirt2 contributes to depressive-like behavior induced by social defeat stress
CDK5介导的Sirt2磷酸化导致社交失败压力诱发的抑郁样行为
DOI:10.1016/j.bbadis.2017.11.012
发表时间:2017
期刊:Biochim Biophys Acta
影响因子:--
作者:Zhang Zheng;Zhang Pei;Qi Guangjian;Jiao Fengjuan;Wang Qingzhi;Yan Jianguo;He Feng;Zhang Qian;Lv Zexi;Peng Xiang;Cai Hongwei;Chen Xiaoqian;Sun Ning;Tian Bo
通讯作者:Tian Bo
Quantitative proteomics in A30P*A53T α-synuclein transgenic mice reveals upregulation of Sel1l.
A30PA53T α-突触核蛋白转基因小鼠的定量蛋白质组学揭示了 Sel1l 的上调
DOI:10.1371/journal.pone.0182092
发表时间:2017
期刊:PloS one
影响因子:3.7
作者:Yan J;Zhang P;Jiao F;Wang Q;He F;Zhang Q;Zhang Z;Lv Z;Peng X;Cai H;Tian B
通讯作者:Tian B
CDK5磷酸化多巴胺转运体DAT介导外侧黑质-听觉纹状体环路下调参与帕金森病早期感觉运动门控障碍的机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    张培
  • 依托单位:
国内基金
海外基金