PRMT1-ADMA-DDAH1代谢轴影响阿尔茨海默病的分子机制研究

Asymmetric dimethylarginine(ADMA), an endogenous inhibitor of nitric oxide synthase, is produced by type I protein-arginine methyl transferase (PRMT1) during the proteolysis of methylated arginine residues on various proteins. ADMA is actively degraded by the intracellular enzyme dimethylarginine dimethylaminohydrolase 1 (DDAH1). Thus, PRMT1-ADMA-DDAH1 forms a metabolic axis. The presence of abnormal elevated levels of ADMA is associated with endothelial dysfunction. It has been reported that vascular injury was involved in the pathology of Alzheimer's disease(AD) and we have found that ADMA level was increased in AD cell model, however, it is still unknown whether ADMA plays a role in the development of AD. In order to answer such question, the changes of PRMT1-ADMA-DDAH1 axis in AD cell model will be firstly examined. And then ADMA treatment, overexpression and RNAi techniques will be performed to study the effect of PRMT1-ADMA-DDAH1 axis on Aβ level, deposition, reactive oxygen species and animal behavior in cell and Caenorhabditis elegans (CL2006) models. Our data will reveal the role of ADMA in the pathogenesis of AD and provide novel approach for AD prevention and treatment.

非对称性二甲基精氨酸(ADMA)是一种内源性一氧化氮合酶抑制剂，由蛋白质精氨酸甲基转移酶 1(PRMT1)在催化蛋白甲基化的过程中生成，在体内被二甲基精氨酸二甲胺水解酶1(DDAH1)降解，形成一条PRMT1-ADMA-DDAH1代谢轴。ADMA水平异常增高能够导致血管内皮功能失常。研究表明，血管性损伤参与了阿尔茨海默病(AD)的发病进程。我们已经发现，AD细胞模型中ADMA的含量显著升高，但ADMA对AD的影响还不清楚。由此，本项目首先研究AD细胞模型中PRMT1-ADMA-DDAH1代谢轴的动态变化；其次我们将采用添加ADMA、过表达和RNAi干扰技术，研究PRMT1-ADMA-DDAH1代谢轴对AD细胞模型和线虫模型CL2006中Aβ含量和沉积、活性氧水平和动物行为等方面的影响。这些数据将揭示ADMA在AD疾病中的作用机制，为AD的预防与治疗提供新的途径。

越来越多的证据表明心血管危险因素与阿尔茨海默病 （AD） 的发生率之间有密切联系。非对称二甲基精氨酸 （ADMA）是 内源性一氧化氮合酶抑制剂，已被确定为一个独立的心血管危险因素。ADMA水平在 AD 患者血浆中升高了。然而，ADMA是否在 AD 的发病机制中发挥作用，这一点还不清楚。在本研究中，我们发现在转基因秀丽隐杆线虫 β-淀粉样蛋白 (Aβ) 表达模型（CL2006）中 ADMA 含量增高，在超表达人类Aβ 前体蛋白 （APPsw）的SH-SY5Y 细胞（即APPsw细胞）中ADMA含量也增高。此外，ADMA 处理线虫CL2006加剧A β 诱导的瘫痪和氧化应激；同时也进一步增加APPsw细胞中的氧化应激和 Aβ 分泌。敲低1型 蛋白精氨酸甲基转移酶（PRMT1）减少了ADMA的产生，但是不能抵抗A β 诱导的毒性效应，反而增加了CL2006的瘫痪以及APPsw细胞中的氧化应激和 Aβ 分泌水平。然而，过表达1型二甲基精氨酸水解酶（DDAH1）促进了 ADMA的降解从而显著减弱了APPsw细胞中的氧化应激和 Aβ 分泌水平。总之，我们的数据支持这一假说：升高的 ADMA水平 有助于AD 的发病。我们的研究结果表明，增加神经细胞的 DDAH1 活性可以作为延缓AD发展的一种可能的新策略。