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研究发现NIPSNAP 1和NIPSNAP 2蛋白在诱发细胞自噬和帕金森疾病上扮演关键角色

       近日,来自奥斯陆大学的科学家们通过研究揭示了细胞诱发上述过程的分子机制,即线粒体自噬过程(mitophagy),在携带破碎线粒体的细胞中,两种名为NIPSNAP 1和NipsNAP 2的蛋白质能在线粒体表面积累,扮演“吃我”信号("eat me" signals)的角色,同时招募细胞机器来降解线粒体。

       NIPSNAP 1和NipsNAP 2蛋白质存在于健康线粒体中,但其具体功能目前科学家们并不清楚;当细胞的呼吸链受到干扰时,线粒体就会被损伤,蛋白质进入线粒体基质和内膜的过程就会被阻断,在这种情况下,线粒体的进口系统就不会发挥功能,相应的蛋白质就会聚集在损伤线粒体表面作为信号来引发线粒体自噬。
       这项研究中,研究人员对蛋白质NIPSNAP 1和NIPSNAP 2的功能均被消除的人类HeLa细胞进行研究,这些细胞无法清除损伤后的线粒体;然而在蛋白质NIPSNAP功能正常的细胞中,当通过额外加入化学干扰剂诱导线粒体自噬后,研究者观察到,NipsNAP蛋白质能与PINK和PARKIN蛋白互相协作,而这两种蛋白在诱发细胞自噬和帕金森疾病发病上扮演着关键角色。
       PARKIN蛋白能利用泛素来标记细胞,而泛素是直接诱导细胞降解的小型蛋白质,同时其也是招募细胞自噬的经典信号,研究者发现,除了泛素外,NIPSNAP蛋白也能够招募细胞自噬蛋白,但其并不被会靶向作用线粒体,除非这些NIPSNAP蛋白出现在线粒体表面。研究能帮助研究人员调查斑马鱼动物模型中NIPSNAP/PINK/PARKIN的机制,同时研究者还能将野生型斑马鱼与蛋白质NipsNAP 1蜂毒降低的斑马鱼进行比较。
       缺失足够功能性NIPSNAP 1的突变斑马鱼并不能够向野生型一样移动,而其往往会表现出帕金森样的表型,即多巴胺能神经元水平下降,然而通过添加L-多巴(L-dopa)就能够恢复突变斑马鱼的运动缺陷,L-多巴同样能够治疗人类帕金森疾病。
       更引人注意的是,缺失NIPSNAP 1的动物会在5天内死亡,线粒体的清除对于这些多巴胺能神经元的健康非常重要,因为这些神经元一般情况下无法分裂。作为进化上保守的蛋白质,NipsNAP蛋白存在于整个动物王国中,包括人类。
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