TDP-43调节α-Synuclein基因的可变剪接在帕金森病发病机制中的作用

The abnormal aggregation of α-Synuclein is the key factor in pathogenesis of Parkinson's disease (PD). Recent studies and our researches demonstrate that TDP-43 promotes aggregation of α-Synuclein and may be involved in the pathogenesis of PD. Further research into the molecular mechanism of it is warranted. TDP-43 plays an important role in alternative splicing and α-Synuclein gene alternative splicing is aggregation enhancer. α-Synuclein RNA may be one of the targets of TDP-43 identified by sequence analysis and HITS-CLIP. We therefore speculate that TDP-43 enhances α-Synuclein aggregation by modulating alternative splicing of α-Synuclein gene. To this end, we will investigate the effect of TDP-43 over expression and low expression on α-Synuclein gene splicing and toxicity to dopamine neurons by molecular biology, immunohistochemistry, stereology and so on. The results of the project will illustrate the role of TDP-43 in pathogenesis of PD. Drugs that target at TDP-43 may serve as potential therapeutic options for ameliorating α-Synuclein-induced neurodegeneration.

α-Synuclein蛋白的异常聚集是帕金森病(Parkinson's disease,PD)发生发展的关键因素。最近文献报道以及我们的初步研究结果提示，TDP-43蛋白促进α-Synuclein的聚集，可能参与了PD的发病，然而其确切的分子机制有待研究。TDP-43在调节基因的可变剪接中起重要作用，而α-Synuclein基因的可变剪接是影响其蛋白聚集的重要因素；序列分析及高通量测序-交联免疫沉淀均提示TDP-43可能和α-Synuclein RNA结合，因此我们推测，TDP-43可能通过调节α-Synuclein的可变剪接影响其蛋白聚集。本课题将综合运用分子生物学、免疫组化、体视学等方法，在细胞和整体水平证实TDP-43调节α-Synuclein基因的可变剪接并导致多巴胺神经元的毒性。预期结果将从一个全新的角度丰富和深化TDP-43在PD发病机制中的作用，并为其治疗提供新的思路和靶点。

帕金森病 (Parkinson’s disease, PD) 是一种常见的神经变性疾病，以中脑黑质致密部多巴胺神经元的进行性丢失和路易小体形成为特征，α-Synuclein蛋白是路易小体的主要组成成分。帕金森病的发病机制尚不清楚，但普遍认为α-Synuclein的聚集是PD发生发展的关键因素。前期研究表明，TDP-43的过表达可促进α-Synuclein聚集，加剧多巴胺神经元的丢失，可能参与了PD的发生，因此，本项目从以下几个方面进行了研究：（1）体外和体内实验均提示，TDP-43过表达促进多巴胺神经元的丢失和α-Synuclein的聚集。神经元内存在TDP-43和α-Synuclein的共同表达，可见α-Synuclein包涵体，然而泛素化α-Synuclein包涵体数量较少，亚细胞分布主要位于胞浆。（2）对可变剪接体的研究发现：1）高表达TDP-43后可明显增加α-Synuclein-140/-112剪接体的表达，抑制α-Synuclein-126剪接体表达，同时促进多巴胺神经元的死亡；若同时在细胞中高表达α-Synuclein-126，则细胞凋亡率明显降低。这表明α-Synuclein-126剪接体具有多巴胺神经元保护作用。2）抑制内源性TDP-43表达后，可明显增加α-Synuclein-126剪接体的表达，抑制α-Synuclein-140/-112剪接体表达，同时多巴胺神经元调亡减少；若同时在细胞中另外高表达剪接体α-Synuclein-140，则细胞凋亡率明显增加。这表明α-Synuclein-140剪接体具有多巴胺神经元毒性。（3）深入的分子机制研究：通过紫外交联试验UV cross-linking和RNA pull-down实验发现，TDP-43可与α-Synuclein RNA的UG重复序列直接结合；TDP-43对α-Synuclein RNA的可变剪接依赖于二者的直接结合。综上所述，TDP-43通过和α-Synuclein RNA结合，调节α-Synuclein基因的可变剪接，从而促进α-Synuclein蛋白的聚集，导致多巴胺神经元的丢失。本项目研究结果从一个全新的的角度丰富和深化了TDP-43在PD发病机制中的作用，通过调节TDP-43对α-Synuclein基因的可变剪接，可能为PD的治疗提供一个新的思路和靶点。