GSK-3α/β调控新机制及其作为帕金森病新靶标研究

黑质多巴胺能神经元选择性、进行性死亡是帕金森病(PD)的重要病理特征。目前仍缺乏针对"神经元死亡"的保护性干预药物和手段。临床资料、动物和细胞模型的研究表明：GSK-3β参与黑质多巴胺能神经元死亡/PD发生。在原工作基础上，我们拟进一步：1.证明GSK-3α/β Ser21/9磷酸化调控是否介导黑质多巴胺神经元死亡/PD发生；2.明确calpain切割GSK-3β N和C末端使其激活并促神经元死亡这一事件在PD发生中的作用；3.阐明GSK-3β C末端/Ser389磷酸化自抑制的机制；4.揭示GSK-3α/β调控凋亡蛋白Bim稳定性的机制及其在PD发生中的作用；5.分析GSK-3α和β参与神经元死亡/PD发生的亚型作用。本项目紧紧围绕"神经元死亡"这一科学问题，从GSK-3α/β 新调控机制入手，揭示其介导神经元死亡/PD发生的本质，为确立GSK-3α/β作为PD治疗新靶标提供科学依据。

黑质多巴胺能神经元选择性、进行性死亡是帕金森病(PD)的重要病理特征。GSK-3β是介导黑质多巴胺能神经元死亡/PD发生的关键激酶。本项目紧紧围绕“DA神经元死亡”这一科学问题，从GSK-3α/β 新调控机制入手，首次发现：1. CaMKII磷酸化GSK-3α/β Ser21/9，抑制其活性，介导神经元存活，阐明去极化介导神经元存活的机制；同时也证实GSK-3α亚型和GSK-3β一样也促发挥神经元死亡作用；2. Calpain不仅切割GSK-3β N末端还切割其C末端，截短型GSK-3β活性增高，证明GSK-3β C末端也有自抑制功能；3. GSK-3β Ser9磷酸化抑制calpain对其的切割；凋亡刺激时Ser9去磷酸化，促进切割，导致GSK-3β不可逆激活，促神经元死亡。4. 转录因子Egr-1直接转录激活促凋亡蛋白Bim的表达，从而触发了神经元凋亡；该项工作同时也揭示了GC富集(GC-rich)DNA抑制剂光辉霉素(mithramycin A)和色霉素A3(chromomycin A3)发挥神经保护作用的机制；5. GSK-3不仅在转录水平通过Egr-1上调Bim，还在翻译后水平介导Bim蛋白稳定；PD模型DA神经元中GSK-3α/β Ser21/9磷酸化水平选择性下调(激活)，Egr-1/Bim上调，提示Bim是GSK-3介导神经元死亡/PD发生的关键下游因子；本项目阐明了GSK-3活性调控新机制，确立了GSK-3促神经元死亡的新底物，为确立其作为PD治疗新靶标提供重要科学依据。