TRPML1磷酸化诱发黏脂贮积症Ⅳ型病的机制研究

Mucolipidosis type IV (ML4) is an autosomal dominant genetic disorder. Patients usually suffer from delayed development and vision impairment that worsens over time. TRPML1, a member in the TRP channel family, has been shown to be related with the occurrence of ML4. However, the detailed mechanism remains elusive. In this proposal, radioimmunoassay, immune staining, intracellular calcium assays and organelle patch clamp techniques will be used on cellular and mouse models to elucidate the influence of SGK phosphorylation on TRPML1 and the regulatory effect of this phosphorylation on cell death. The establishment of the apoptotic signaling pathway that contains blood glucose/serum level, SGK kinase and TRPML1 will shed a new light on the research of pathogenesis and treatment of ML4.

黏脂贮积症Ⅳ型病是一种显性遗传疾病，其症状主要表现为患者的语言及运动神经发育迟缓和视力减退，而且这些症状均随着患者年龄的增长而逐渐恶化。研究证实，TRP通道家族之一的TRPML1通道的功能改变与此病关系密切，然而其具体发病机理仍待阐明。本项目拟以细胞及小鼠模型为实验对象，结合放射免疫法、免疫染色法、细胞内钙离子测定法和细胞器膜片钳等技术，探明SGK激酶磷酸化对TRPML1通道功能的影响及其对细胞凋亡过程的调节作用，揭示一整套包括体内血糖/血清浓度、SGK激酶和TRPML1通道在内的细胞凋亡信号通路，为研究黏脂贮积症Ⅳ型病的致病机理和治疗方法提供一个新的思路。

血清及糖皮质激素激酶（SGK1）广泛存在于哺乳动物细胞中，对诸如血清、血糖及血中糖皮质激素的浓度变化都能产生响应。同时，热刺激、紫外刺激、氧化应激及细胞体积变化等压力因素都能激活SGK1。目前，以激酶、转录因子，转运体及离子通道为代表的许多重要分子都被证实能受到SGK1的调控。在本项目中，我们研究了SGK1通过磷酸化一种溶酶体膜定位的非选择性阳离子通道TRPML1中位于第二和第三跨膜区之间的343位的丝氨酸残基，并下调其通道活性。通过膜片钳等方法，我们证实了TRPML1通道343位残基的点突变可以影响通道的开放几率而不会影响其单通道电阻。我们同时验证了胞外血清浓度可以通过TRPML1依赖的途径上调胞内钙浓度。进一步实验证实此钙浓度上调可影响溶酶体的定位和大小，从而改变其融合和分裂。综上所述，本研究揭示了在多种组织和疾病中潜在存在的一条胞外因素影响胞内细胞器功能并进而调节细胞代谢的信号通路。在本基金资助下，我们共发表2篇SCI论文，1篇中文期刊，2篇国际会议论文，2篇中文会议论文，并培养了青年教师2名，研究生3名。