锰诱导的PINK1蛋白亚硝基化对神经细胞线粒体生成的影响

【作者】 刘宽； 刘祉祺； 刘卓凡； 马卓； 贾芸菲； 邓宇； 刘巍； 徐斌；

【机构】 中国医科大学；

【摘要】 目的人体过量锰暴露可以导致锰中毒,表现为类似帕金森病的症状。锰诱导的PINK1蛋白亚硝基化可以抑制PINK1/Parkin介导的线粒体自噬活化,但是锰诱导的PINK1蛋白亚硝基化对线粒体生成的影响及其分子机制尚未明确。材料和方法利用Wister大鼠腹腔注射15,30,60 mg/kg的氯化锰溶液,持续六周建立锰中毒动物模型,评价锰对大鼠神经细胞及其线粒体的损伤以及线粒体生成水平;然后通过培养原代神经元,以特异性诱导型一氧化氮合酶抑制剂1400W作为干预,验证PINK1蛋白亚硝基化在锰干扰线粒体生成中发挥的作用及其分子机制。结果在体内实验中,我们发现染锰组大鼠出现神经行为学异常以及神经细胞线粒体损伤,我们还发现15,30 mg/kg锰暴露可以激活线粒体生成,而线粒体生成在60 mg/kg组却受到了抑制,且60 mg/kg组的PINK1蛋白亚硝基化水平明显上升。在体外实验中我们发现了相同的结果,原代神经元中的线粒体生成水平在100μmol·L^-1锰处理后明显上升,而在200μmol·L^-1锰处理后明显下降,且200μmol·L^-1锰处理组的PINK1蛋白亚硝基化水平明显上升。我们还发现200μmol·L^-1锰处理组的ZNF746蛋白表达水平明显增加,这并非由于ZNF746的基因表达增加,而是由于PINK1蛋白亚硝基化抑制其激酶活性,导致其下游的ZNF746磷酸化水平和泛素化水平均明显下降,进而导致ZNF746入核增多,抑制了PPARGC1A介导的线粒体生成。而1400W可以通过抑制PINK1蛋白亚硝基化,缓解200μmol·L^-1锰处理造成的线粒体生成障碍与神经元损伤。结论锰诱导的PINK1蛋白亚硝基化降低了ZNF746的磷酸化水平和泛素化水平,导致ZNF746入核并抑制PPARGC1A介导的线粒体生成。本研究揭示了PINK1蛋白亚硝基化在锰干扰神经细胞线粒体生成中的重要作用,为锰中毒及其他神经退行性疾病的发病机制提供了新的见解,同时为特效药物的研发提供了可靠的靶点。更多还原