VPS35 mutation inhibits PINK1/parkin-mediated mitophagy via increased LRRK2 kinase activity.

Araştırma özeti

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

VPS35'teki p.D620N mutasyonu, Parkinson hastalığının kötü anlaşılmış mekanizmalar yoluyla otozomal dominant bir formuna neden olur. PINK1 ve parkin, işlev kaybı otozomal resesif Parkinson hastalığının altında yatan iki protein, hasarlı mitokondrinin seçici olarak ortadan kaldırılması için bir kalite kontrol yolu olan mitofajiye aracılık etmek için işbirliği yapar. PINK1/parkin aracılı mitofaji, otozomal dominant Parkinson hastalığının en yaygın nedeni olan LRRK2 mutasyonları ile bozulur. Burada, p.D620N VPS35 mutasyonunun PINK1/parkin aracılı mitofaji üzerinde bir etkisi olup olmadığını araştırdık. P.D620N VPS35 mutasyonunun neden olduğu otozomal dominant Parkinson hastalığı olan yeni bir aile belirledik. Deri fibroblastlarını kültürlendirdik ve probandtan pluripotent kök hücre türevi dopaminerjik nöronları ve ikinci, ilgisiz Parkinson hastalığı hastasını p.D620N VPS35 mutasyonu ile indükledik ve bunları izojenik ve izojenik olmayan kontrol hücreleriyle karşılaştırdık. PINK1/parkin aracılı mitofaji, VPS35 mutant fibroblastlarında ve nöronlarda ciddi şekilde bozulmuşken, seçici olmayan, açlık kaynaklı otofaji ve lizozomal bozunma kapasitesi korunmuştur. siRNA aracılı VPS35 devrilmesi, VPS35 mutant hücrelerindeki mitofaji kusurunu kurtardı, oysa vahşi tip VPS35'in aşırı ekspresyonu, mutasyonun bir kazanç-fonksiyon mekanizmasını düşündürdü. VPS35 mutasyonu, mitokondriyal depolarizasyondan sonra PINK1 veya parkin aktivasyonuna müdahale etmedi, ancak otofaji reseptörü optineurinin bozulmuş mitokondriyal işe alımına müdahale etti. VPS35 mutant hücrelerinde LRRK2 kinaz aktivitesi, LRRK2 substratı RAB10'un T73-fosforilatlı formunun geliştirilmiş seviyeleri ile gösterildiği gibi artmıştır. VPS35 mutant hücrelerinde fosforile edilmiş RAB10'un geliştirilmiş seviyesi, LRRK2 kinaz inhibitörleri ile tedavi edilerek ve VPS35 knockdown ile azaltıldı. Önemli olarak, VPS35 mutant fibroblastları ve nöronların mitofaji defekti, LRRK2'nin çoklu RAB substratlarını defosforilleştiren bir fosfataz olan PPM1H'nin aşırı ekspresyonu ile birlikte LRRK2 kinaz inhibitörleri tarafından tamamen kurtarıldı. Son olarak, situ yakınlık ligasyonu deneylerinde, endojen VPS35 ve LRRK2'nin insan dopaminerjik nöronlarında yakınlık ortakları olduğunu ve bu yakınlık ilişkisinin VPS35 mutasyonu ile arttırıldığını ortaya koydu. Sonuç olarak, VPS35 mutasyonu PINK1/parkin aracılı mitofajiyi LRRK2 kinaz aktivitesinin uyarılmasını içeren bir işlev kazanma mekanizması yoluyla bozar. Böylece, baskın Parkinson hastalığına bağlı bir VPS35 / LRRK2 ekseni, resesif Parkinson hastalığı genleri tarafından kodlanan proteinler tarafından aracılık edilen bir yol ile kesişir.

Özgün kaynak özetini okuyun

The p.D620N mutation in VPS35 causes an autosomal dominant form of Parkinson's disease via mechanisms that are poorly understood. PINK1 and parkin, two proteins whose loss-of-function underlies autosomal recessive Parkinson's disease, cooperate to mediate mitophagy, a quality control pathway for selective elimination of damaged mitochondria. PINK1/parkin-mediated mitophagy is disrupted by LRRK2 mutations, which are the most prevalent cause of autosomal dominant Parkinson's disease. Here, we investigated whether the p.D620N VPS35 mutation has an effect on PINK1/parkin-mediated mitophagy. We identified a novel family with autosomal dominant Parkinson's disease caused by a p.D620N VPS35 mutation. We cultured skin fibroblasts and induced pluripotent stem cell-derived dopaminergic neurons from the proband and from a second, unrelated Parkinson's disease patient with the p.D620N VPS35 mutation, and compared them with isogenic and non-isogenic control cells. PINK1/parkin-mediated mitophagy was severely impaired in VPS35 mutant fibroblasts and neurons, while non-selective, starvation-induced autophagy and lysosomal degradative capacity were preserved. siRNA-mediated VPS35 knockdown rescued the mitophagy defect in VPS35 mutant cells, whereas overexpression of wild-type VPS35 did not, suggesting a gain-of-function mechanism of the mutation. The VPS35 mutation did not interfere with activation of PINK1 or parkin after mitochondrial depolarization, but impaired mitochondrial recruitment of the autophagy receptor optineurin. LRRK2 kinase activity was increased in the VPS35 mutant cells, as shown by enhanced levels of the T73-phosphorylated form of the LRRK2 substrate RAB10. The enhanced level of phosphorylated RAB10 in VPS35 mutant cells was decreased by treatment with LRRK2 kinase inhibitors and by VPS35 knockdown. Importantly, the mitophagy defect of VPS35 mutant fibroblasts and neurons was fully rescued by LRRK2 kinase inhibitors as well as by overexpression of PPM1H, a phosphatase that dephosphorylates multiple RAB substrates of LRRK2. Finally, in situ proximity ligation experiments revealed that endogenous VPS35 and LRRK2 are proximity partners in human dopaminergic neurons and that this proximity relationship is enhanced by the VPS35 mutation. In conclusion, the VPS35 mutation impairs PINK1/parkin-mediated mitophagy via a gain-of-function mechanism that involves stimulation of LRRK2 kinase activity. Thus, a VPS35/LRRK2 axis linked to dominant Parkinson's disease intersects with a pathway mediated by proteins encoded by the recessive Parkinson's disease genes.

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.