跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

政府意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府政府网站。

Https系统

该站点是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2008年11月；64(5):555-65.
doi:10.1002/ana.21492。

parkin突变成纤维细胞的线粒体功能和形态受损

希瑟·莫蒂波伊斯 1, 凯利·让·托马斯, 沃纳·J·H·科普曼, 斯蒂芬妮·克拉夫克, 帕特里克·阿布·斯莱曼, 西蒙·奥尔平, 尼古拉斯·W·伍德, 彼得·H·G·M·威廉姆斯, Jan A M Smeitink公司, 马克·库克森, 奥利弗·班德曼
附属公司

帕金突变体成纤维细胞线粒体功能和形态受损

希瑟·莫蒂波伊斯等。 神经病学年鉴. 2008年11月.

摘要

目标：帕金基因敲除果蝇和其他模型系统中存在明显的线粒体异常。我们研究的目的是确定帕金突变患者的线粒体功能和形态。我们还研究了帕金突变人类组织中线粒体功能受损的药物补救是否可能。

方法：我们使用了三套技术，即线粒体功能的生化测量、定量形态学和功能连接的活细胞成像，以评估线粒体呼吸链、线粒体的外部形状和连接，以及纯合或复合杂合parkin突变患者成纤维细胞的功能性内连接。

结果：Parkin突变细胞具有较低的线粒体复合物I活性和复合物I连接的三磷酸腺苷生成，这与更大程度的线粒体分支相关，表明Parkin的功能和形态效应相关。帕金蛋白在对照组成纤维细胞中的敲除证实，帕金缺乏足以解释这些线粒体效应。相比之下，50%的帕金敲除，模拟人类患者组织中的单倍体不足，并没有导致线粒体功能或形态受损。光漂白试验后的荧光恢复表明线粒体基质的功能连接水平较低，鱼藤酮暴露后进一步恶化。用实验性神经保护化合物治疗导致线粒体膜电位的恢复。

解释：我们的研究显示帕金森病突变患者的线粒体功能和形态出现显著异常，并为该新模型系统作为筛查基因同源性帕金森病疾病中疾病修饰化合物的工具的潜在有用性提供了初步证据。

PubMed免责声明

数字

图1
图1
对照组和对照组的线粒体呼吸链功能停车场突变体成纤维细胞。（A）当细胞在含有葡萄糖的培养基中生长时，患者组的线粒体膜总电位降低30%，**p<0.01，但当细胞在含半乳糖的培养基生长时，这种降低在患者组更为严重（降低70%，**p<0.0001）。对所有样品的线粒体膜电位进行了3次单独的测量，数据以平均+/-SEM表示。所有随后的生化和形态分析也分别进行了三次，除非另有说明，否则均以平均+/-SEM表示。（B）随后对单个呼吸链复合物的分光光度评估表明，患者组复合物I的活性降低了45%，**p<0.01。（C）相反，患者和对照组的复合物II活性相似，p>0.05。
图2
图2
控制装置和停车场突变体成纤维细胞。（A）患者组复合物I连接的ATP生成减少了48%，*p<0.05。（B）相反，对照组和患者组之间复杂II连接的ATP生成没有显著改变。（C）复合物I相关ATP生成的减少也导致细胞ATP水平整体降低58%，*p<0.05。
图3
图3
对照组和对照组的线粒体形态停车场突变体成纤维细胞。（A）对照组和患者成纤维细胞中线粒体的图像，说明患者细胞中线粒体分支的增加。（B）患者组的线粒体分支（形状因子）显著增加，*p<0.05。每天对每个细胞系的25个单个细胞的图像进行评估，并在3个不同的场合进行重复。数据通过SEM和平均值以方框图和晶须图的形式呈现。所有随后的形态分析均以相同的方式进行。（C）相反，对照组和患者组的线粒体长度（长宽比）相似。（D）每个细胞的线粒体数量减少了20%，但没有达到统计学意义，p>0.05。（E+F）在个别患者中，复合物I连接的ATP生成与线粒体分支（形状因子、R2=0.903，p<0.0001）和线粒体长度（长宽比，R2=0.58，p<0.05）。（G）线粒体分支（形状因子）的变化也与复合物I活性相关（R2=0.632，p<0.01）。
图4
图4
siRNA介导的停车场对照组成纤维细胞。（A）肌动蛋白和帕金蛋白水平的Western blot。siRNA转染后，Parkin蛋白水平降低了80%。干扰siRNA或GAPDH siRNA转染细胞中的parkin或actin蛋白水平没有变化。（B）通过GAPDH蛋白的蛋白质印迹评估并使用密度计定量的GAPDH效率的siRNA敲除显示GAPDH蛋白水平降低70%。（C）这种siRNA介导的停车场导致线粒体膜电位降低80%，**p<0.01，而scramble或GAPDH siRNA均无影响。（D）细胞ATP水平也降低了42%，**p<0.01，没有干扰或GAPDH siRNA的影响。（D）siRNA中线粒体分支（形状因子，FF）显著增加停车场细胞**p<0.01。相比之下，用打乱siRNA、GAPDH siRNA或parkin siRNA转染的细胞中，线粒体长度（纵横比，AR）和每细胞线粒体数量（Nc）相似。（E）50%的parkin基因敲除不会引起线粒体膜电位的改变。（F）50%帕金基因敲除对每个细胞的长度（长宽比）、分支（形状因子）或线粒体数量也没有影响。
图5
图5
鱼藤酮治疗对对照组和帕金突变型成纤维细胞的影响。（A）鱼藤酮治疗导致对照细胞线粒体膜电位降低54%，*p<0.05。鱼藤酮暴露后，parkin突变细胞已经显著降低的线粒体膜电位并没有进一步降低。（B）鱼藤酮治疗前后帕金突变患者的成纤维细胞图像，说明暴露毒素后线粒体的绝对长度减少（另见图5B）。（C）线粒体长度（长宽比）在年缩短了42%停车场鱼藤酮暴露后的突变细胞，**p=0.01。在siRNA介导的细胞中观察到类似的线粒体缩短停车场鱼藤酮暴露后击倒，**p=0.01。相反，对照组成纤维细胞的线粒体长度在鱼藤酮暴露后保持不变。（D）鱼藤酮暴露后，对照组和患者细胞中的线粒体分支（形状因子）增加（*p<0.05），与siRNA-介导的线粒体分支增加程度相似停车场敲除细胞，在鱼藤酮暴露后，其分支没有进一步增加。
图6
图6
鱼藤酮诱导的线粒体分裂因帕金缺乏而增强。（A）对照组（n=4；开放符号）和parkin缺陷细胞系（n=5封闭符号）在光漂白（FRAP）后的荧光恢复曲线，无需治疗（圆形）或暴露于鱼藤酮（方形）后。每个点是mito-YFP的荧光强度，在x轴上指示的时间标准化为预漂白。（B）parkin缺陷线（填充条）中可移动的mito-YFP分数（可移动分数，y轴）低于对照组（开放条：*p<0.05）；鱼藤酮增强了这些作用（p<0.05）。（C）与对照组（开放符号）相比，帕金缺陷线（填充符号）中活动分数的基础缺陷与较低的复杂I活动相关（r=0.79，P（P）=0.01). 式中，n=3表示复合I活性，n=27-30表示流动分数。
图7
图7
实验性神经保护化合物拯救线粒体膜电位。（A）测量3种不同动物线粒体膜电位的浓度响应曲线停车场用2-氧代-4-噻唑烷羧酸（OTCA）处理的突变成纤维细胞系。水平线标记线粒体膜电位的控制值。（B）经OTCA治疗后，线粒体膜电位几乎正常化（95%的对照组）。用谷胱甘肽甲酯（GME）治疗后，效果不明显（对照组的65%），但仍显著增加，**p<0.01。（C）经OTCA治疗后，复合物I活性没有增加。（D）相反，在患者细胞中使用-氧代-4-噻唑烷羧酸（OTCA）治疗后，复合物II活性增加*p<0.05。（E）经OTCA治疗后，患者细胞内的细胞ATP水平显著升高**p<0.01。
请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

查看所有类似文章

引用人

  • Fabry病中的小纤维神经病变：一种人源性神经元在体外疾病模型和试点数据。
    Klein T、Grüner J、Breyer M、Schlegel J、Schottmann NM、Hofmann L、Gauss K、Mease R、Erbacher C、Finke L、Klein A、Klug K、Karl-Schöller F、Vignolo B、Reinhard S、Schneider T、Günther K、Fink J、Dudek J、Maack C、Klopocki E、Seibel J、Edenhofer F、Wischmeyer E、Sauer M、Uçeyler N。 Klein T等人。 大脑通讯。2024年4月3日；6（2）：fcae095。doi:10.1093/braincomms/fcae095。eCollection 2024年。 大脑通讯。2024 PMID：38638148 免费PMC文章。
  • 帕金森病患者线粒体功能的正交分析。
    Barnhoorn S、Milanese C、Li T、Dons L、Ghazvini M、Sette M、Farina S、Sproviero D、Payan-Gomez C、Mastroberardino PG。 Barnhoorn S等人。 细胞死亡疾病。2024年4月3日；15(4):243. doi:10.1038/s41419-024-06617-6。 细胞死亡疾病。2024 PMID：38570521 免费PMC文章。
  • MPTP治疗的帕金森病猴GABA能丘脑末端的结构可塑性：三维电子显微镜分析。
    Masilamoni GJ、Kelly H、Swain AJ、Pare JF、Villalba RM、Smith Y。 Masilamoni GJ等人。 电子神经。2024年3月21日；11（3）：ENEURO.0241-23.2024。doi:10.1523/ENEURO.0241-23.2024。打印日期：2024年3月。 电子神经。2024 PMID：38514185 免费PMC文章。
  • 帕金森病线粒体功能的多模式评估。
    Payne T、Burgess T、Bradley S、Roscoe S、Sassani M、Dunning MJ、Hernandez D、Scholz S、McNeill A、Taylor R、Su L、Wilkinson I、Jenkins T、Mortiboys H、Bandmann O。 Payne T等人。 大脑。2024年1月4日；147(1):267-280. doi:10.1093/brain/awad364。 大脑。2024 PMID：38059801 免费PMC文章。
  • 散发性帕金森氏病人体细胞模型中的可逆低代谢状态。
    Schmidt S、Stautner C、Vu DT、Heinz A、Regensburger M、Karayel O、Trümbach D、Artati A、Kaltenhäuser S、Nassef MZ、Hembach S、Steinert L、Winner B、Jürgen W、Jastroch M、Luecken MD、Theis FJ、Westmeyer GG、Adamski J、Mann M、Hiller K、Giesert F、Vogt Weisenhorn DM、Wurst W。 Schmidt S等人。 国家公社。2023年11月23日；14(1):7674. doi:10.1038/s41467-023-42862-7。 国家公社。2023 PMID：37996418 免费PMC文章。
查看所有“引用者”文章

工具书类

    1. 兰斯顿JW。帕金森综合症：帕金森综合征只是冰山一角。2006;59:591–596.-公共医学
    1. Thomas B，Beal MF。帕金森氏病Hum Mol Genet 200716规范编号2:R183–194。-公共医学
    1. Lucking CB、Durr A、Bonifati V等。早发性帕金森病与parkin基因突变之间的关系。《新英格兰医学杂志》2000；342:1560–1567.-公共医学
    1. Kay DM、Moran D、Moses L等。杂合子parkin点突变在对照受试者中与帕金森病患者中一样常见。Ann Neurol公司。2007;61:47–54.-公共医学
    1. Klein C、Lohmann-Hedrich K、Rogaeva E等。解读帕金森综合征相关基因杂合突变的作用。柳叶刀神经病学。2007;6:652–662.-公共医学

出版物类型

MeSH术语