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帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)是一种常见的神经退行性疾病,已有大量研究表明,最近发现的大分子蛋白富含亮氨酸重复激酶2(Leucine-richrepeat kinase 2,LRRK2)的多种致病突变与家族性和散发性PD的发病密切相关。有关实验亦揭示了 PD相关的LRRK2蛋白序列致病突变造成的内在GTP酶和致病的激酶活性的升高,会导致PD相关的多巴胺能神经元出现病理过程。然而,LRRK2的激酶活性是如何根据可能的分子内调节机制(Intramolecular mechanism)受内在GTP酶调节的研究甚少。此外,对LRRK2的GTP酶活性及其调节机制也缺乏系统研究。本课题基于神经细胞来源的的酵母双杂交文库筛选了一个新的LRRK2-GTP酶的潜在调节因子即MgcRacGAP(MRG)。我们通过一系列生化方法如蛋白免疫共沉淀、蛋白体外结合实验以及GTP结合依赖的蛋白相互作用分析,证明了 MRG能通过其GAP结构域与LRRK2的Roc-GTP酶结构域特异性结合;进一步利用生化方法考察MRG对Roc-GTP酶的GAP活性后发现,MRG能明显促进Roc-GTP酶对底物GTP的水解,提高酶的反应速率值(Vmax)但不改变米氏常数值(Km),提示MRG对LRRK2具有特异性GAP活性。我们还通过一系列功能性实验研究了 MRG如何调节LRRK2突变造成的致病作用,包括神经细胞系SH-SY5Y神经细胞突起的变短,HeLa Swiss细胞中的自噬异常,以及预备在果蝇在体模型中进行功能验证。结果表明,MRG的过表达能够挽救由LRRK2致病突变造成的神经细胞突起变短现象和细胞内自噬增多现象。我们的实验结果充分地说明了 MRG作为LRRK2的特异性GAP,可通过抑制LRRK2的Roc-GTP酶活性,进而经分子内调节机制抑制致病的LRRK2激酶活性。本论文通过揭示MRG与LRRK2的特异性结合以及其对LRRK2的GAP活性的调节机制,为理解PD的发病过程以及寻找临床治疗的药物靶点提供了重要的实验依据和研究方向。