A sporadic Parkinson's disease model via silencing of the ubiquitin-proteasome/E3 ligase component, SKP1A.

Araştırma özeti

Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by

İnsan PD substantia nigra pars compakta (SNpc) örneklerinde bizim ve diğer laboratuvar mikroarray türevli transkriptomik çalışmalar, sporadik PD (SPD)'de dopaminerjik (DAerjik) nörodejeneratif kaskat boyunca potansiyel gen kesişimlerine veya çapraz konuşmalara konsantre olmak için bir yol açmıştır. Belirlenen bir yeni ortaya çıkan gen adayı, SNP1A (p19, S-faz kinaz ile ilişkili protein 1A) idi, daha sonra protein seviyesinde doğrulandığı gibi SNpc'de önemli ölçüde azalmıştır. SKP1, Skp1, Cullin 1, F-box proteini (SCF) kompleksinin bir parçasıdır, sofistike ubiquitin-proteasome / E3-ligazlarının bilinen en büyük sınıfıdır ve PARK15 bağlantılı PD'de kusurlu bir gen olan FBXO7 ile doğrudan etkileşime girdiği bulunmuştur. Bu bulgu bizi, DAergic nöronal hücre kültüründe ve hayvan sistemlerinde Skp1 seviyelerinin hedeflenen bölgeye özgü bir şekilde azaltılmasının, giderek artan bir DAergic nöron kaybına ve umarım hayvanlarda motor engelliliğin yeniden oluşmasına neden olabileceği hipotezine götürdü. İkinci öncül, PD'de DAergic nörodejenerasyonunda merkezi rol oynadığı iddia edilen hem içsel hem de dışsal faktörlerin (örneğin, seçilmiş genlerin manipülasyonu ve mitokondriye zarar veren toksinler) Skp1 eksikliği kaynaklı fenotip değişikliklerinin ('dual-hit' nörodejenerasyon hipotezi) değiştiricileri olarak hareket edebileceği olasılığını göz önünde bulundurur. Skp1'in DAergic fenotipteki olası bir rolünü incelemek için, başlangıçta kısa saç tokası RNA (shRNA) lentivirüsleri (LV'ler) ile embriyonik bir fare SN-türevli hücre hattında (SN4741) SKP1A geninin ekspresyonunu devirdik. SKP1A eksikliği, DAerjik fenotipik belirteçlerin ve hücre döngüsü sapmalarının azalmış ifadesi gibi insan PD'sinin DAerjik patolojisinin kardinal özelliklerini yakından özetlemiştir. Dahası, devrilen hücreler, PD'nin bir özelliği olan insan Lewy cisimleriyle kompozisyonda neredeyse aynı olan proteinli yuvarlak dahil yapıları farklılaştırmak için indüklendiğinde ölümcül bir fenotip gösterdi. Bu bulgular Skp1 için nöronal fenotip, hayatta kalma ve farklılaşmada bir rolü desteklemektedir. Skp1'in DAergic nöron fonksiyonunda kilit bir oyuncu olarak tanımlanması, farelerde SNp1 düzeylerinin hedefe yönelik bir siteye özgü bir şekilde azaltılmasının, striatumda DAergic nöronların ve terminal projeksiyonların aşamalı olarak kaybolmasına neden olabileceğini öne sürdü. SN'ye enjekte edilen LV SKP1shRNA, DAerjik nöronlarda Skp1 protein seviyelerinin ekspresyonunun azalması ve zamana bağlı motor engelliliklerin eşlik ettiği hem SNpc hem de striatumda tirozin hidroksilaz immünoreaktivitesinin (TH-IR) kaybı ile sonuçlandı. Dik hareketlerin azalması, yani büyüme, erken hipokinezi ve eksenel, PD'deki postural istikrarsızlığın ortaya çıkışını andırabilir. Nörodejeneratif hastalıkların 'çift vuruş' hipotezine göre, gen-gen ve/veya gen-çevresel faktörlerin PD'nin patolojik sürecini yaymak için konser veya ardışık olarak hareket edeceği tahmin edilmektedir. Bulgularımız, SKP1A'nın devrilmesinin neden olduğu genetik kırılganlığın, özellikle Aldh1'in genetik olarak azaltılmasına ve PD patolojisinde yer alan harici stresörler MPP+ ve DA'ya maruz kalmaya duyarlı DAerjik SN4741 hücrelerini oluşturduğunu gösteren bu varsayımla uyumludur. Gelecekte, manipülasyonda SKP1A ifadesi, endüksiyonu genetik veya farmakolojik olarak, nigra striatal dopamin nöronlarının dejenerasyonunu önlemek için, terapötik pencere olarak verilmelidir, çünkü UPS kusurludur.

Özgün kaynak özetini okuyun

Our and other's laboratory microarray-derived transcriptomic studies in human PD substantia nigra pars compacta (SNpc) samples have opened an avenue to concentrate on potential gene intersections or cross-talks along the dopaminergic (DAergic) neurodegenerative cascade in sporadic PD (SPD). One emerging gene candidate identified was SKP1A (p19, S-phase kinase-associated protein 1A), found significantly decreased in the SNpc as confirmed later at the protein level. SKP1 is part of the Skp1, Cullin 1, F-box protein (SCF) complex, the largest known class of sophisticated ubiquitin-proteasome/E3-ligases and was found to directly interact with FBXO7, a gene defective in PARK15-linked PD. This finding has led us to the hypothesis that a targeted site-specific reduction of Skp1 levels in DAergic neuronal cell culture and animal systems may result in a progressive loss of DAergic neurons and hopefully recreate motor disabilities in animals. The second premise considers the possibility that both intrinsic and extrinsic factors (e.g., manipulation of selected genes and mitochondria impairing toxins), alleged to play central roles in DAergic neurodegeneration in PD, may act in concert as modifiers of Skp1 deficiency-induced phenotype alterations ('dual-hit' hypothesis of neurodegeneration). To examine a possible role of Skp1 in DAergic phenotype, we have initially knocked down the expression of SKP1A gene in an embryonic mouse SN-derived cell line (SN4741) with short hairpin RNA (shRNA) lentiviruses (LVs). The deficiency of SKP1A closely recapitulated cardinal features of the DAergic pathology of human PD, such as decreased expression of DAergic phenotypic markers and cell cycle aberrations. Furthermore, the knocked down cells displayed a lethal phenotype when induced to differentiate exhibiting proteinaceous round inclusion structures, which were almost identical in composition to human Lewy bodies, a hallmark of PD. These findings support a role for Skp1 in neuronal phenotype, survival, and differentiation. The identification of Skp1 as a key player in DAergic neuron function suggested that a targeted site-specific reduction of Skp1 levels in mice SNpc may result in a progressive loss of DAergic neurons and terminal projections in the striatum. The injected LV SKP1shRNA to mouse SN resulted in decreased expression of Skp1 protein levels within DAergic neurons and loss of tyrosine hydroxylase immunoreactivity (TH-IR) in both SNpc and striatum that was accompanied by time-dependent motor disabilities. The reduction of the vertical movements, that is rearing, may be reminiscent of the early occurrence of hypokinesia and axial, postural instability in PD. According to the 'dual-hit' hypothesis of neurodegenerative diseases, it is predicted that gene-gene and/or gene-environmental factors would act in concert or sequentially to propagate the pathological process of PD. Our findings are compatible with this conjecture showing that the genetic vulnerability caused by knock down of SKP1A renders DAergic SN4741 cells especially sensitive to genetic reduction of Aldh1 and exposure to the external stressors MPP+ and DA, which have been implicated in PD pathology. Future consideration should be given in manipulation SKP1A expression as therapeutic window, via its induction genetically or pharmacological, to prevent degeneration of the nigra striatal dopamine neurons, since UPS is defective.

Bilimsel değerlendirme

Araştırma sorusu

Sorunun kapsamı orijinal çalışma üzerinden değerlendirilir.

Yöntem ve örneklem

Çalışma tasarımı ve örneklem için kaynak makaleyi kontrol edin.

Temel bulgular

Bu kayıt için editoryal olarak onaylanmış bulgu özeti henüz yayımlanmadı.

Sınırlılıklar

Sonuçların genellenebilirliği, yanlılık ve klinik anlamı ayrıca incelenmelidir.

Bibliyografik veriden yöntem, örneklem veya klinik sonuç çıkarımı yapılmaz.