CMA自噬/Miro1介导的线粒体自噬在帕金森病发病中的作用及机制研究

Chaperone-mediated autophagy (CMA) plays an important role in the pathogenesis of Parkinson's disease (PD). Our group confirmed previously that CMA can protect mitochondrial morphology and function. However, the underlying mechanism remains to be elucidated. Recently, ①with protein mass spectrometry, we found that inhibition of CMA activity resulted in a significant up-regulation of the mitochondrial outer membrane protein Miro1；②by bioinformatic analysis, it was found that Miro1 contains the "KFERQ"-like amino acid sequence which is necessary for CMA substrates; ③in vitro experiments demonstrated that, specific activation of CMA resulted in a decrease in Miro1 levels, while blocking CMA resulted in an upregulation of Miro1 levels. The above results strongly suggest that Miro1 may be a specific substrate for CMA. In recent years, a series of earth-shaking studies confirmed that Miro1 is a key factor regulating mitophagy. Based on these evidence, we speculate that CMA may regulate mitophagy through targeting Miro1 for degradation. By using a variety of research methods comprehensively, the current project intends to elucidate the regulation and mechanism of CMA/Miro1 signaling pathway on mitophagy, to provide novel evidence for the "cross-talk" between CMA and mitophagy, and to facilitate new strategies for PD prevention and treatment.

分子伴侣介导的自噬（CMA）在帕金森病（PD）发生发展中扮演重要角色。课题组前期证实，CMA自噬能够保护线粒体形态与功能，但其机制尚待阐明。最近，①我们通过蛋白质谱发现抑制CMA自噬活性导致线粒体外膜蛋白Miro1水平显著上调；②通过生信分析发现Miro1含有CMA自噬底物所必需的“KFERQ”样氨基酸序列；③离体实验证实，特异性激活CMA自噬导致Miro1水平下降，而阻断CMA自噬则致Miro1水平上调。以上结果强烈提示Miro1可能是CMA自噬的特异性底物。近年来系列重磅研究证实Miro1是调控线粒体自噬的关键分子。据此，我们推测CMA自噬可能通过降解Miro1调控线粒体自噬。本课题拟综合运用多种研究手段，阐明CMA/Miro1信号通路对线粒体自噬的调控作用及机制，为CMA自噬与线粒体自噬之间的“cross-talk”提供依据，为预防和治疗PD提供新策略。

帕金森病（PD）是第二大神经系统退行性疾病。PD主要病理特点是选择性中脑黑质致密部多巴胺能（DA）神经元变性死亡和路易斯小体的形成。外源性药物干预及脑深部电刺激是目前治疗PD的主要策略，但只能控制症状，并不能改变该病的自然进程。PD是一个复杂的、多因素的大脑疾病，虽然目前主流观点认为衰老、环境和遗传是PD发病的三大主要因素, 但其发病机制仍不清楚，成为阻碍研发PD有效预防和治疗手段的关键因素。.分子伴侣介导的自噬（CMA）是一种高度选择性的自噬途径。在生理及病理条件下，CMA自噬能够降解错误折叠、氧化或者损伤的蛋白，发挥多重多巴胺能（DA）神经元保护效应，是PD发生发展中的关键保护机制。在本项目研究中，我们通过生物信息学分析、分子生物学手段、细胞学实验，明确了Miro-1是CMA自噬的特异性底物。而且CMA自噬能够通过降解其特异性底物Miro-1，来调控线粒体自噬，建立了CMA自噬与线粒体自噬之间的联系。另外，我们进一步研究了CMA自噬对蛋白泛素化降解系统的调控关系，发现CMA自噬能够特异性降解泛素连接酶FBXW7，从而调控Pgc-1α的表达，进而调控线粒体生成，这部分研究成果表明了两大蛋白降解系统之间的cross-talk，即CMA自噬与泛素化降解系统之间的调控关系。最后，我们在PD的早诊手段和治疗新方法上进行了新的探索，阐明了黑质区超声高回声在PD早诊中的作用，并发现化合物Nitidine通过抑制局部炎症，起到保护多巴胺能神经元的作用。.通过本课题的研究，我们从多个水平明确了CMA自噬对线粒体功能和形态的保护作用，从蛋白降解和线粒体功能角度阐明了帕金森病发病新机制，为PD早诊早治提供了新的靶点和策略，为新疗法的发现提供了重要的理论支撑。.