PP1调节突变雄激素受体蛋白稳定性的分子机制及其在肯尼迪病治疗中的作用

Spinal and bulbar muscular atrophy (SBMA) is an inherited motor neuron disease caused by the mutation of androgen receptor (AR) gene, and reducing the amount of pathogenic AR protein in SBMA transgenic mice was proved to ameliorate the manifestation of this disease. Previous study has showed that inhibition of protein phosphatase 1 (PP1) could promote wildtype AR protein degradation via phosphorylation a specific site on the AR, Ser-650. Our pilot study indicates that PP1 inhibition could induce the degradation of mutant AR protein through ubiquitin-proteasome system , however, the mechanism by which PP1 modulates mutant AR protein stability remains largely unknown. Here, we postulate that PP1 inhibition could promote phosphorylation-dependent protein interaction between mutant AR and E3 ligase Siah2, then the ubiquitylation and degradation of mutant AR . In this study, we’ve planed to elucidate how PP1 modulates the mutant AR degradation.Furthermore, we would demonstrate whether PP1 inhibition could protect the motor neuron models of SBMA, which might provide new therapeutic avenue for the treatment of SBMA.

肯尼迪病是由雄激素受体（AR）基因突变引起的遗传性运动神经元病。清除突变的AR蛋白对肯尼迪病具有治疗作用。研究显示抑制蛋白磷酸酶(PP1)可以使野生型AR蛋白第650位丝氨酸磷酸化水平增加进而促进AR蛋白降解。申请人前期工作表明抑制PP1可通过泛素化-蛋白酶体系统清除突变的AR蛋白，E3泛素化连接酶Siah2参与了此过程，但PP1如何调节突变AR蛋白稳定性的分子机制目前仍不清楚。我们推测PP1可能通过影响突变AR蛋白第650位丝氨酸的磷酸化调节其与E3泛素连接酶Siah2的相互作用，继而通过泛素化-蛋白酶体系统调控突变AR蛋白的降解。本研究将以基因定点突变、免疫共沉淀和脉冲追踪等分子生物学实验来研究PP1调控突变AR蛋白稳定性的分子机制，并进一步使用肯尼迪病诱导性多能干细胞系定向分化的运动神经元作为疾病模型探讨抑制PP1是否会对肯尼迪病起到保护作用，为肯尼迪病的治疗寻找新的药物作用靶点。

肯尼迪病是由雄激素受体（AR）基因突变引起的遗传性运动神经元病，清除突变的AR蛋白对肯尼迪病有治疗作用。我们的研究工作表明抑制蛋白磷酸酶（PP1）可以通过泛素化蛋白酶体系统促进突变AR蛋白的清除。PP1可以调控AR蛋白第651位丝氨酸和第516位丝氨酸磷酸化水平。我们进一步研究PP1是否通过调控AR蛋白的磷酸化来促进AR蛋白降解。我们首先构建了AR蛋白的拟磷酸化突变质粒AR S651D及AR蛋白的去磷酸化突变质粒AR S651A, 通过免疫荧光染色和细胞浆细胞核分离我们发现AR蛋白第651位丝氨酸的磷酸化水平可以调控AR蛋白的核定位。我们随后的研究还检测了磷酸化对AR的mRNA及蛋白稳定性的影响。我们的研究结果进一步表明AR第651位丝氨酸磷酸化不影响AR的mRNA表达及蛋白稳定性。我们研究了突变AR蛋白第516位丝氨酸磷酸化对AR蛋白稳定性的影响，构建了AR蛋白的拟磷酸化突变质粒AR S516D及AR的去磷酸化突变质粒AR S516A, 通过免疫荧光染色和细胞核细胞浆分离我们发现AR蛋白第516位丝氨酸磷酸化不影响AR的核定位，我们检测了AR蛋白第516位丝氨酸磷酸化对AR的mRNA表达及蛋白稳定性影响。研究结果表明AR蛋白第516位丝氨酸磷酸化不影响AR的mRNA表达，但可以调控AR蛋白稳定性。我们最终的研究目标是寻找到肯尼迪病的治疗药物，通过研究发现小分子化合物Emodin可以促进突变AR蛋白清除，并改善肯尼迪病转基因小鼠表型，延长肯尼迪病转基因小鼠生存期。我们通过上述研究为肯尼迪病治疗寻找到了新的药物作用靶点。