Nedd4-1对Sirt1的泛素化修饰调控及其在帕金森病非运动症状抑郁发生中的作用研究

The depressive disorder is one of the nonmotor symptoms in the early stage of Parkinson's disease (PD), which is associated with decreased levels of norepinephrine (NE) and serotonin (5-HT) in the central nervous system. In our previous studies, we found that dysregulation of alpha synuclein on Sirt1/FoxO1/MAO-A pathway is the main reason leading to the decrease of NE and 5-HT content, and overexpression of alpha synuclein increases Sirt1 ubiquitination. However, the mechanism underlying Sirt1 downregulation is unknown. As an ubiquitin ligase, Nedd4-1 plays an important role in the pathological process of PD. It is found that the overexpression of alpha synuclein upregulates Nedd4-1. Thus, it is speculated that alpha synuclein may increase Sirt1 ubiquitination through Nedd4-1 signaling. To test this hypothesis, the current study will research the molecular and cellular interaction between Nedd4-1 and Sirt1, and clarify the mechanisms how Nedd4-1 mediated the ubiquitination of Sirt1. Moreover, we will elucidate the effect of Nedd4-1 on NE and 5-HT content by regulation of Sirt1/FoxO1/MAO-A pathway in alpha-synuclein overexpressed cells and PD transgenic mice model. The results of this study will provide a new experimental basis for revealing the pathogenesis of depression in the early stage of PD.

抑郁是帕金森病（PD）早期非运动症状之一，其发生与中枢去甲肾上腺素（NE）和血清素（5-HT）含量下降有关。前期研究我们发现alpha突触核蛋白（α-Syn）调控Sirt1/FoxO1/MAO-A通路表达异常是导致NE和5-HT含量下降的主要原因，且高表达α-Syn增加Sirt1泛素化降解，但机制不明。Nedd4-1作为泛素连接酶在PD病理进程中发挥重要作用，研究发现高表达α-Syn上调Nedd4-1的表达，推测α-Syn可能通过Nedd4-1增加Sirt1的泛素化降解。为验证此假设，本研究将在分子和细胞水平上研究Nedd4-1与Sirt1的相互作用，明确Nedd4-1对Sirt1泛素化修饰的调控机制，进而在PD细胞和转基因小鼠上观察α-Syn通过Nedd4-1调控Sirt1/FoxO1/MAO-A通路表达对NE和5-HT水平的影响。研究结果将为揭示PD早期抑郁的发病机制提供新的实验依据。

帕金森病（PD）非运动症状抑郁的发生率高达76%，严重影响患者和家属的生活质量。PD患者出现抑郁的病因不清，发病机制中比较公认的是“单胺类神经递质代谢异常假说”，如血清素（5-HT）和去甲肾上腺素（NE）含量减少。因此，揭示PD脑中5-HT和NE含量减少的分子机制对筛选抗抑郁的药物靶点具有重要的科学和现实意义。在本基金的支持下，本项目从细胞水平和动物水平发现α-Syn异常聚集下调Sirt1表达，导致去乙酰化的FoxO1水平减少，使FoxO1对MAO-A的转录抑制活性降低，从而上调MAO-A的mRNA和蛋白表达水平，导致NE和5-HT的降解增多，最终诱发抑郁症状。此发现将为PD早期抑郁的防治提供重要的科学依据。. 另外，目前全球正在流行的新冠肺炎疫情使人们意识到病原微生物体外诊断是医养健康中的最重要环节之一。核酸检测步骤包括核酸提取、核酸扩增和信号识别三步，而核酸提取是制约整个检测流程的最关键步骤。在本基金的资助下，本课题组成功利用壳聚糖修饰的硅胶膜实现了不同样品中大肠杆菌的RNA快速提取，吸附了核酸的硅胶膜可直接用于后续的反应，与本课题组前期建立的基于变性泡介导的链置换等温扩增相结合构建了一种“one pot”沙门氏菌和单增李斯特菌的核酸检测新方法。与商品化的试剂盒相比，该方法灵敏度高、检测时间短、成本低、操作简单等优点，为流行病学分子诊断和食品安全的致病微生物检测提供有效的技术支撑。在本基金支持下，现已在国外重要SCI刊物发表论文8篇（原指标2-3篇），其中包括IF5.0以上的论文3篇（原指标1篇）；培养分子生物学博士研究生2名（原指标1名），硕士研究生4名（原指标1-2名）。