乙酰辅酶A转运蛋白SLC33A1在遗传性痉挛性截瘫发生中的作用机制研究

Our previous studies using an SPG42 family, Slc33a1S113 knock-in mouse model and slc33a1 knockdown zebrafish model indicated the abnormal expression of SLC33A1 resulted in the HSP related phenotype. We have also confirmed that SLC33A1 mutation can lead to an upregulation of BMP signaling, possibly due to impaired degradation of BMPR1A. In this study, we want to find the intrinsic links between SLC33A1, BMP signaling, and HSP phenotype. First, we will analyze the BMPR1A degradation machanisms by testing the interaction between SLC33A1 and BMPR1A, and the effect of SLC33A1 on BMPR1A trafficking and lysosomal degradation. Second, using Slc33a1S113 knock-in mouse model, we will confirm the effect of the missense mutation in SLC33A1 causing HSP by BMP signaling pathway. These will facilitate the understanding of the functions of SLC33A1 and the mechanisms of causing HSP.

课题组前期利用HSP家系、Slc33a1 错义突变基因敲入小鼠模型、下调slc33a1基因的斑马鱼模型都证明SLC33A1 的表达异常会引起HSP 相关表型，并确定SLC33A1的突变及表达下调可引起BMP信号通路的异常上调，并且这种上调是由BMPR1A在细胞内的降解异常所导致的。因此，本课题将进一步探讨SLC33A1，BMP信号通路以及HSP表型之间的内在联系。通过检测SLC33A1与BMP 信号通路相关蛋白BMP I型受体A（BMPR1A）的相互作用，以及SLC33A1 对BMPR1A 的转运和溶酶体降解的影响，明确SLC33A1 蛋白如何调控BMPR1A的降解；并利用Slc33a1 错义突变基因敲入小鼠模型分析slc33a1 基因突变是否通过BMP 信号通路介导HSP 的发生。从而为认识SLC33A1 基因的功能及阐明SLC33A1 基因错义突变导致HSP 的发病机制提供线索。

课题组前期利用HSP家系、Slc33a1错义突变基因敲入小鼠模型、下调slc33a1基因的斑马鱼模型都证明SLC33A1表达异常会引起HSP 相关表型，本课题将一步探讨SLC33A1突变与HSP表型之间的内在联系。通过蛋白组学和蛋白乙酰化修饰的高通量分析，确定SLC33A1突变导致多个线粒体蛋白的乙酰化水平发生改变。进而利用Slc33a1错义突变小鼠的原代神经元细胞和SPG42患者的皮肤成纤维细胞模型，发现Slc33a1基因突变可以影响线粒体的形态和分裂和融合、线粒体功能和轴浆运输，导致神经细胞轴突肿胀和细胞的凋亡，这一结果为认识SLC33A1基因的功能及阐明SLC33A1基因错义突变导致HSP的发病机制提供线索。此外，为了更好的模拟患者临床表型，本项目尝试构建人诱导性多能性干细胞，并诱导其定向分化成为神经细胞。在此基础上，可以构建患者的诱导性多能性干细胞模型，为后期探讨SLC33A1基因突变对患者早期神经发育的影响，揭示HSP的发病机制、寻找早期干预靶点及新药开发提供理想的细胞模型。