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LRRK2激酶抑制劑PF-06447475通過調控RAB10磷酸化逆轉GBA1 K198E突變導致的帕金森病病理表型
《NeuroMolecular Medicine》:Protective Effect of the LRRK2 Kinase Inhibition in Human Fibroblasts Bearing the Genetic Variant GBA1 K198E: Implications for Parkinson’s Disease
【字體: 大 中 小 】 時間:2025年05月22日 來源:NeuroMolecular Medicine 3.3
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本研究針對帕金森病(PD)中GBA1基因突變導致的溶酶體功能障礙問題,通過LRRK2激酶抑制劑PF-475干預GBA1 K198E突變皮膚成纖維細胞,首次發現該抑制劑不僅能恢復β-葡萄糖腦苷脂酶(GCase)活性,還可通過下調p-Ser935 LRRK2/p-Thr73 RAB10通路改善線粒體膜電位(ΔΨm)、減少α-突觸核蛋白(p-Ser129 α-Syn)異常磷酸化,為PD的基因靶向治療提供新策略。
帕金森病作為第二大神經退行性疾病,目前仍缺乏根治手段。近年來,GBA1(編碼溶酶體酶β-葡萄糖腦苷脂酶GCase)和LRRK2(富含亮氨酸重復序列激酶2)基因被證實是PD的關鍵遺傳風險因素,但二者間的分子對話機制尚不明確。更棘手的是,哥倫比亞人群特有的GBA1 K198E突變(第198位賴氨酸替換為谷氨酸)會導致GCase催化活性喪失,伴隨異常磷酸化的LRRK2(p-Ser935)和α-突觸核蛋白(p-Ser129 α-Syn)堆積,但傳統GCase激活劑對此束手無策。來自哥倫比亞安蒂奧基亞大學神經科學研究組的Laura Patricia Pérez-Abshana 1 等人在《NeuroMolecular Medicine》發表的研究,首次揭示LRRK2激酶抑制劑PF-06447475(PF-475)能通過調控RAB10磷酸化逆轉這一惡性循環。
研究團隊采用皮膚成纖維細胞模型(來自58歲GBA1 K198E雜合突變PD患者和同齡健康對照),通過流式細胞術、熒光顯微成像等技術,系統評估了PF-475對GCase活性、溶酶體積累、線粒體功能等指標的影響。關鍵實驗包括:1)β-葡萄糖腦苷脂酶活性檢測;2)磷酸化蛋白(p-Ser935 LRRK2、p-Thr73 RAB10等)流式定量;3)LysoTracker/MitoTracker標記的溶酶體和線粒體功能分析;4)氧化應激標志物DJ-1 Cys106-SO3和凋亡蛋白CC3檢測。
GBA1 K198E突變導致多重病理表型
研究發現突變細胞GCase活性降低3.76倍,但蛋白表達反而升高3.88倍,呈現典型的"酶活缺陷-代償性高表達"特征。更關鍵的是,突變細胞p-Ser935 LRRK2和p-Thr73 RAB10分別激增733%和328%,證實LRRK2-RAB10通路異常激活。
PF-475展現多靶點保護作用
1μM PF-475處理24小時后,突變細胞的GCase活性恢復362%,效果遠超GCase激活劑GCA(+42%)。機制上,PF-475使p-Ser935 LRRK2降低67%,并同步下調p-Thr73 RAB10(-72%),提示RAB10是LRRK2調控GCase的關鍵介質。
細胞器功能全面改善
該抑制劑使溶酶體積累減少53%(LysoTracker信號),線粒體膜電位(ΔΨm)提升15%,氧化應激標志物DJ-1 Cys106-SO3和凋亡執行蛋白CC3分別下降74%和61%。相比之下,GCase激活劑GCA僅改善溶酶體功能,對氧化應激和凋亡無顯著影響。
異常蛋白磷酸化被糾正
PF-475使病理性的p-Ser129 α-Syn降低69%,而GCA和CBE(GCase抑制劑)對此無效,證明該效應是LRRK2抑制的特異性作用。
這項研究首次闡明LRRK2-RAB10-GCase軸在PD發病中的核心地位:GBA1 K198E突變→GCase活性喪失→溶酶體-線粒體對話障礙→氧化應激激活LRRK2→RAB10過度磷酸化→α-Syn病理堆積,形成惡性循環。PF-475通過打斷這一循環的關鍵節點(LRRK2激酶活性),實現從酶活性到細胞存活的全方位保護。相較于僅針對溶酶體的傳統療法,該策略為合并GBA1突變的PD患者提供了更全面的疾病修飾治療方案。目前DNL201等LRRK2抑制劑已進入III期臨床,本研究為其在GBA1相關PD亞群中的應用提供了強力的臨床前證據。
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