研究人員在模式生物果蠅中建立PINK1/Parkin誘導(dǎo)的神經(jīng)元退化的疾病模型，從而揭示了PINK1的自磷酸化修飾以及PINK1激酶介導(dǎo)的Parkin磷酸化修飾在線粒體質(zhì)量監(jiān)控中起重要作用。

作為細胞的能量工廠，線粒體對于維持細胞的正常生理功能十分重要。一系列外界環(huán)境因素的干擾或者內(nèi)部遺傳基因的突變造成線粒體損傷，損傷的線粒體若不能及時清除會引起許多種疾病的發(fā)生，其中就包括帕金森氏綜合癥，第二常見的神經(jīng)退行性疾病。

早期的研究報道帕金森氏綜合癥致病基因pink1和parkin的突變會引起功能缺陷線粒體在細胞中的滯留，大量形態(tài)瓦解和功能喪失線粒體釋放促凋亡因子，終造成細胞死亡，因此PINK1和Parkin主要通過促進損傷線粒體的自嗜清除行使線粒體質(zhì)量監(jiān)控功能，但PINK1和Parkin是如何在不破環(huán)正常線粒體的前提下選擇性標記損傷線粒體從而促進它的自嗜清除仍然需要進一步的研究。

實驗室在模式生物果蠅中建立PINK1/Parkin誘導(dǎo)的神經(jīng)元退化的疾病模型，旨在進一步解析PINK1/Parkin介導(dǎo)的線粒體質(zhì)量監(jiān)控通路的分子機理。

研究人員運用Phos-tag電泳手段，發(fā)現(xiàn)果蠅PINK1蛋白存在自身磷酸化修飾，且通過質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)果蠅PINK1蛋白只在346位*存在磷酸化修飾。在果蠅復(fù)眼中表達線粒體定位的PINK1和Parkin能引起光受體神經(jīng)元退化，而346位*突變成**抑制PINK1/Parkin導(dǎo)致的細胞壞死表型。

他們還進一步發(fā)現(xiàn)PINK1的自身磷酸化修飾對于激活它對Parkin的激酶活性是必需的，作為PINK1的直接底物，破壞PINK1介導(dǎo)的Parkin磷酸化修飾也能大大緩解PINK1/Parkin引起的光受體神經(jīng)元死亡表型。

此外，通過剖析PINK1和Parkin 磷酸化修飾在線粒體質(zhì)量監(jiān)控通路中的機制，研究人員發(fā)現(xiàn)PINK1的自磷酸化修飾對于招募Parkin易位到線粒體上以及激活下游Parkin泛素連接酶活性都是必需的，有趣的是Parkin磷酸化修飾的缺失并不影響它的線粒體定位，但大大抑制了自身活性和PINK1/Parkin 下游通路的激活。

后這項研究通過體內(nèi)Knock-in實驗發(fā)現(xiàn)自磷酸化缺陷型PINK1表現(xiàn)出pink1突變體相似的運動神經(jīng)元的退化和線粒體的崩潰表型，從而體內(nèi)證明PINK1 346位*的自磷酸化修飾在線粒體質(zhì)量控制中的關(guān)鍵的作用。

這些研究工作建立了PINK1蛋白激酶招募泛素連接酶Parkin的分子機制，有助于更加深入了解因線粒體損傷造成帕金森氏綜合癥的致病機理，為PD的治療提供有效的理論依據(jù)。