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目的:神经突生长抑制因子 B 受体(Neurite outgrowth inhibitor-B receptor,NgBR),的编码基因NUS1突变最近在我国人群中被鉴定为帕金森病(Parkinson’s disease,PD)的新遗传因素。PD是常见的神经系统变性疾病,其病理特征包括黑质致密部多巴胺(dopamine,DA)能神经元退变及所致的纹状体DA释放显著下降。大量证据表明,错误折叠蛋白质的聚集和受损细胞器不能被清除而过度积累等细胞内环境稳态受损与PD的DA能神经元变性退变密切相关。自噬是真核细胞内保守的分子降解与循环过程,在蛋白质稳态和受损细胞器的清除中起着关键作用。NgBR是否调控自噬过程以及调控自噬的分子机制还缺乏相关研究。因此,研究NgBR在自噬通路中的调节及其分子机制,对阐明NgBR缺失介导的DA能神经损伤及其在PD病理中的作用有重要意义。方法:首先使用靶向NgBR mRNA的两对不同小干扰RNA(siRNA)引物转染原代神经元、神经细胞株如人神经母细胞瘤SH-SY5Y、小鼠脑神经瘤细胞株Neuro-2a(N2a)和人胚胎肾细胞株HEK293,构建NgBR缺失的细胞模型。通过转染Flag-NgBR质粒建立NgBR过表达细胞模型。使用活细胞计数试剂盒(Cell Counting Kit-8)和乳酸脱氢酶细胞毒性检测试剂盒(LDH Cytotoxicity Assay Kit)检测了细胞活力和乳酸脱氢酶释放指示的细胞死亡。再通过蛋白免疫印迹,在各种NgBR缺失的细胞模型中检测微管相关轻链蛋白(microtubule-associatedprotein 1 Light Chain 3-Ⅰ,LC3-Ⅰ)和 LC3-Ⅱ 的蛋白水平及 AMP 依赖的蛋白激酶(protein kinase AMP-activated catalytic subunit alpha 1,AMPK)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian Targetof Rapamycin,mTOR)及 Unc-51 样自噬激活激酶 1(Unc-51 Like autophagy activating Kinase 1,ULK1)等激酶的磷酸化水平,检测自噬激活情况以及相关的信号通路。为了探究NgBR缺失对自噬流的影响,使用NgBR缺失的细胞株,加入自噬阻断剂巴弗洛霉素A1(Bafilomycin A1,BafA1)处理后使用共聚焦显微镜观察mCherry-GFP-LC3荧光双标质粒的LC3红绿荧光点状聚集现象和自噬底物(Sequestosome 1,SQSTM1/p62)的荧光强度变化,同时使用蛋白免疫印迹检测这些蛋白的变化。另外我们在DA能神经元条件性敲除NgBR的杂合子小鼠的中脑黑质区通过免疫荧光检测了自噬底物p62的聚集。我们通过结合质谱组学筛选NgBR在细胞中的结合蛋白,通过RNA测序(RNAseq)分析NgBR缺失改变的基因表达谱,并通过免疫共沉淀实验和实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,qRT-PCR)进行鉴定和确证。通过溶酶体染料 lysotracker检测溶酶体形态和qRT-PCR检测NgBR缺失后对介导自噬体和溶酶体融合的相关基因及溶酶体水解酶基因的表达影响。最后通过CCK8、LDH和蛋白免疫印迹等方法检测自噬流激活剂白藜芦醇(Resveratrol)对NgBR缺失后介导的自噬流和细胞功能的影响。结果:我们发现,在原代神经元和几种不同细胞株中通过两种不同引物敲低NgBR均会显著降低细胞活力和诱导细胞死亡。NgBR缺失显著增加自噬标记物LC3-Ⅱ的蛋白水平及点状聚集。进一步发现NgBR 的缺失显著激活ULK1和抑制mTOR磷酸化,而不显著改变AMPK的活性,这些结果提示我们NgBR缺失通过抑制mTOR活性从而激活ULK1来启动自噬。我们通过结合质谱组学和免疫共沉淀发现NgBR和mTOR蛋白存在相互作用,提示NgBR可能通过结合mTOR调节ULK1的活性。有意思的是,NgBR缺失却导致自噬底物p62蛋白水平及荧光强度显著增加。动物实验中,DA能神经元条件性敲除NgBR的杂合子小鼠中脑黑质区也发现p62蛋白水平在TH阳性神经元中特异性升高。我们进一步通过mCherry-GFP-LC3荧光检测自噬流也证实NgBR敲低可以诱导自噬启动而阻断自噬流。此外,NgBR缺失导致溶酶体肿胀、形态和分布异常,我们通过RNAseq筛选到NgBR缺失导致多种溶酶体基因尤其是组织蛋白酶家族相关基因如CTSC、CTSD、CTSE和CTSS,以及多种介导自噬体和溶酶体融合的基因如VAMP1、STX16及STX6的表达显著下降。通过实时定量PCR我们确证了NgBR的缺失导致的CTSD、CTSS及VAMP1等基因的表达下降。NgBR缺乏诱导的自噬流阻滞可以通过过表达NgBR来挽救。我们也发现了天然化合物白藜芦醇可以恢复NgBR缺失诱导的自噬流阻滞现象,并部分挽救NgBR缺失诱导的细胞活力下降。结论:NgBR在自噬通路和溶酶体功能中有重要的调节作用。一方面,NgBR缺失可以通过结合抑制mTOR活性而激活ULK1通路触发自噬起始。另一方面,NgBR缺失导致的溶酶体相关基因表达异常和自噬体溶酶体融合障碍阻滞了自噬流通畅。恢复自噬流通畅可缓解NgBR缺失所致的神经元损伤作用。NgBR的缺失导致的自噬通路异常及自噬底物积聚可能是其参与PD中DA神经元退变的重要机制之一。