帕金森病相关线粒体膜蛋白PINK1激酶域调控机理研究

发布时间：2020-09-02 19:16

　　同源性磷酸酶张力蛋白诱导的激酶1(PTEN-induced putative kinase 1)PINK1是一种高度保守的丝氨酸苏氨酸激酶,主要定位在线粒体上。PINK1基因是一种帕金森病PD相关易感基因PARK6,属于常染色体隐性遗传早发性帕金森综合征的致病基因之一。该致病基因的异常将导致线粒体功能异常、泛素蛋白酶体系统(UPS)功能障碍、氧化应激和神经元突触囊泡功能障碍等各种分子和细胞生物学改变,从而导致PD发生。目前已经分别解析了分辨率为2.78埃TcPINK1和3.1埃PhPINK1三元复合物的晶体结构,阐明了激酶区INS3和C端CTE对于PINK1的生物学活性及底物识别的重要性,但是对于激酶PINK1的活化机制、C末端CTE如何影响激酶PINK1的活性仍不清楚。这些信息对于明确其调控机制及致病机理具有重要意义。本论文通过建立具有生物学活性的PINK1表达纯化体系,以及PINK1激酶活性检测体系,研究影响激酶生物学活性的关键结构元件,为阐明PINK1激酶生物学活性调控机制提供依据。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R742.5
【部分图文】：

帕金森病,细胞死亡,致密部,多巴胺能神经元

天津大学硕士学位论文路易小体在其他疾病中也会出现，例如阿尔兹海默症 AD，弥散性路易体病DLBD 等[13]。因此，确诊为 PD 需要结合以下两种现象：中脑黑质致密部多巴胺能神经元细胞的死亡和路易小体的形成[12; 14; 15]。Parkin、PINK1、DJ-1 等基因主要与细胞凋亡相关，α-突触核蛋白、LRRK2 等基因主要与路易小体的形成相关。如下图 1-1 所示[16]。下面详细介绍这几种基因[17; 18]。

结构示意图,激酶,粒体

图 1-2 hPINK1 结构示意图1-34 位为线粒体定位结构域（MTS），将 PINK1 蛋白定位在线粒体外膜110 位为蛋白的单次跨膜结构域（Transmembrane domain，TM）。156-511 356 个氨基酸，是蛋白的高度保守的丝氨酸/苏氨酸激酶结构域（KD）。中有 3 个插入（INS1/2/3），使 PINK1 的激酶区不同于其他激酶。512蛋白的 C 末端（C-terminal extension，CTE/CTD）区域，其功能不完目前研究揭示其可能与蛋白质在线粒体上的定位、蛋白激酶活性有关INK1 的激酶区有三个自磷酸化位点，分别为：228、257、402[52; 53]。.2 TcPINK1(Tribolium castaneum)赤拟谷盗源 PINK1（TcPINK1）基因全长 1710 bp，编码由 570 个氨基 TcPINK1 蛋白。结构示意图如下图 1-3 所示[51]。

序列,粒体,定位信号,线粒体

.2.3 PINK1 在线粒体上的定位机制对于 PINK1 在线粒体上的亚定位，现阶段较认可的模式简述如下，如-4[55]。当线粒体膜电位正常时，PINK1 的 N 端定位信号序列（MTD）和跨（TM）被线粒体外膜和内膜上的移位酶复合体 TOM、TIM23 所识别；PIN N 端通过复合物形成的通道进入线粒体基质，先被基质中的蛋白酶 MPP 29-30 位氨基酸间进行切割，去除蛋白的定位信号序列。接着被线粒体内的蛋白酶 PARL 在跨膜域第 103-104 位氨基酸间进行切割，暴露出 PINK的苯丙氨酸，易被 E3 泛素连接酶靶标，最终释放到细胞溶质中 PINK1 被—蛋白酶体所识别而降解[56-58]。因此，在线粒体正常细胞内，内源性 PIN持在较低水平。而当线粒体受损伤时，线粒体内膜上的复合物通道关闭， PINK1 聚集在线粒体外膜（OMM）上，OMM 上 TOM 复合物的附件 Tom别 PINK1，使其锚定在 OMM 上，招募其他蛋白引发线粒体自噬[59-62]。

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