蛋白激酶D1调控衰老相关炎症的机理及其在衰老性疾病中的作用

Aging is the highest risk factor in the pathophsiology of age-related diseases. Cell senescence is the common basis of organ and human aging, and has been implicated in the pathology of age-related disease. Senescent cells secret many kinds of factors, which is termed as senescence-associated secret phenotype (SASP). Pro-inflammatory cytokines IL-6 and IL-8 in SASP has been proposed to contribute to low-level chronic inflammation that is a hallmark of aged mammalian tissues and may play an important role in many age-related diseases. Protein kinase D (PKD) is a novel serine/threonine kinase. In our preliminary studies we show that PKD1 can regulate IL-6 and IL-8 expression and secretion via modulation of NF-κB activity in cell senescence. We also show that ROS-PKCδ-PKD1 axis is essential for the initiation and maintenance of IL-6 and IL-8 expression. In this study, we will 1) identify the direct target of PKD1 to regulate NF-kB activity; 2)study the mechanism of SASP secretion, and investigate the possible involvment and role of PKD1-mediated protein transport pathway from TGN to cell surface in SASP secretion; 3)investigate the possible role of PKD1 in age and age-related diseases by intervention of PKD1. Thus, this study has important significance in elucidating the mechanism of SASP secretion, and may provide the new target for the intervention of senescence-associated inflammation and age-related diseases.

人体衰老是各种老年病发病的最大危险因素。细胞衰老是器官衰老和整体衰老的基础，也与老年病发病有密切关系。衰老的细胞会分泌各类因子，称为衰老的分泌表型（SASP）。SASP中的炎症因子IL-6和IL-8在衰老相关炎症和老年病中可能有重要作用。蛋白激酶D（PKD）是一类新的丝氨酸/苏氨酸激酶。我们的前期研究表明：在细胞衰老中，PKD1通过ROS-PKCδ-PKD1信号轴调控NF-κB的活性来影响IL-6和IL-8的表达和分泌。在此项目中我们将主要研究：1)鉴定PKD1调控NF-κB活性的直接作用靶点；2)研究SASP的分泌途径和调控机理，探索PKD1介导的从TGN向细胞表面转运和分泌蛋白的信号通路在调控SASP分泌中的作用；3)探索干预PKD1对整体动物寿命和衰老性疾病的影响。此项研究对阐明SASP的调控机理，为找到干预衰老相关炎症和老年病的新靶点，具有重要意义。

细胞衰老是器官衰老和整体衰老的基础，与老年病发病密切相关。衰老细胞分泌各类因子，称为衰老相关的分泌表型(senescence-associated secret phenotype, SASP)。SASP在抑制肿瘤、组织重塑、促进肿瘤发生、衰老和老年病等方面均有重要作用。.根据项目的计划，我们主要围绕SASP的调控机制和SASP因子的分泌途径在细胞衰老和SASP中的作用开展了研究，主要研究内容和结果有：.（1）研究了活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）和蛋白激酶D1（PKD1）在调控SASP中的作用。我们发现：在Ras诱导的细胞衰老中，PKD1被激活；PKD1通过调控NF-κB的活性，在mRNA水平上调IL-6和IL-8的表达；ROS-PKCδ-PKD1信号通路是促发IL-6和IL-8表达所必需的。上述结果发表在2014年的PNAS上。此研究揭示了SASP与ROS信号通路之间的关联。.（2）探讨了PKD1介导的从高尔基体（TGN）向细胞表面转运和分泌蛋白的经典蛋白质分泌途径在细胞衰老和SASP中的作用。我们发现：随着细胞衰老此分泌途径活性升高；阻断此分泌途径降低SASP的分泌、延缓细胞衰老、降低细胞衰老进程中的内质网应激和自噬活性并可诱导衰老细胞发生凋亡。这部分结果投到Journal of Cell science，即将接受和发表。.（3）研究了SASP中的关键组分IL-1α的非经典分泌途径在细胞衰老和SASP中的作用。我们发现：在细胞衰老过程中S100A13的表达上调；S100A13可调节细胞膜表面IL-1α的水平并进而影响NF-kB的转录活性和SASP因子的表达；S100A13可调控细胞衰老进程。这部分结果投到Oncogene，一审后需要修改正在补充实验。.（4）用蛋白质质谱等组学技术寻找和鉴别PKD1的直接作用靶点。目前已经确定PKD1能够与PLK1和CBX8相互作用，正在深入研究这些蛋白质之间的互作关系、磷酸化修饰作用以及生物学功能。.（5）研究了含笑内酯(micheliolide，MCL)在脂多糖（LPS）诱导的小鼠小胶质神经细胞炎症中的抗炎作用及其机理。我们发现：MCL能显著抑制LPS诱导的NF-κB、JNK、p38 MAPK等信号通路的激活从而起到抗炎作用。这部分结果发表在2017年的PLOS ONE上。