跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov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，确保你在联邦政府网站。

HTTP服务器

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
。2016年10月12日；36(41):10510-10521.
doi:10.1523/JNEUROSCI.1659-16.2016。

单体Alpha-Synuclein对脑ATP合成酶的生理作用

马特·H·R·卢德曼 1, 普拉梅娜·安吉洛娃 1, 娜塔莉亚·尼基纳 2, 索尼娅·甘地 1, 弗拉基米尔·巴赫曼 三, 安德烈·阿布拉莫夫 4
附属公司

单体Alpha-Synuclein对脑ATP合成酶的生理作用

马特·H·R·卢德曼等。 神经科学。 。

摘要

α-突触核蛋白折叠错误是帕金森病（PD）发病机制中的关键因素。然而，关于天然未折叠的α-突触核蛋白的生理作用的知识是有限的。利用缺乏α-、β-和γ-突触核蛋白的小鼠大脑，我们报道细胞外单体α-突触核素进入神经元并定位于线粒体，与ATP合成酶亚基α相互作用，并调节ATP合成素的功能。结合生物化学、活细胞成像和线粒体呼吸分析，我们发现α-、β-和γ-突触核蛋白敲除小鼠的脑线粒体解偶联，其特征是线粒体呼吸增加，线粒体膜电位降低。此外，同核蛋白缺乏导致ATP合成酶效率降低和ATP水平降低。外源应用低浓度的未折叠α-突触核蛋白能够增加ATP合成酶活性，从而挽救突触核素缺乏症中观察到的线粒体表型。总的来说，数据表明，α-突触核蛋白通过与ATP合成酶相互作用并提高其效率，是一种以前未被认识的线粒体生物能量学生理调节因子。这在压力或PD突变导致能量耗竭和神经细胞毒性时可能特别重要。

重要性声明：以路易小体形式错误折叠的α-突触核蛋白聚集已被证明是帕金森病（PD）患者大脑组织学染色的病理特征。众所周知，错误折叠的α-突触核蛋白是PD发病的关键驱动因素，但未折叠单体α-突触核蛋白的生理作用尚不清楚。通过神经元共培养，分离α-、β-和γ-突触核蛋白敲除小鼠的脑线粒体和单体α-突触核苷，本研究表明，α-突触核蛋白以其未折叠的单体形式提高了ATP合成酶的效率和线粒体功能。当α-突触核蛋白发生PD报告的错误折叠和聚集时，单体α-突触核蛋白在生理条件下增强ATP合成酶效率的能力可能很重要。

关键词：ATP合成酶；α-同核蛋白；星形胶质细胞；生物能量学；线粒体；神经元。

PubMed免责声明

数字

图1。
图1。
同核蛋白缺乏的细胞线粒体膜电位较低，可被外源性单体α-同核蛋白所挽救。A类在WT、AKO和TKO细胞中定量了基底Δψm。B类添加寡霉素（2μg/ml）、鱼藤酮（1μg/ml米)和FCCP（1μ米)。C类，添加α-synuclein前后加载TMRM的细胞的代表性图像*第页< 0.05; ***第页< 0.001;n个=3个独立实验。比例尺，20μm。
图2。
图2。
NADH自身荧光测量显示TKO细胞呼吸增加。A类，健康细胞中NADH的代表性微量。催化裂化装置（1μ米)用于最大化呼吸，从而最小化NADH池；氯化钠（1米米)添加以阻止线粒体呼吸，从而使NADH库最大化。B类TKO细胞的氧化还原指数明显低于WT细胞。C类，与野生型细胞相比，TKO中NADH的线粒体库明显更大，表明底物供应正常*第页< 0.05; ***第页< 0.001;n个=3个实验。
图3。
图3。
TKO线粒体解偶联，呼吸更快，ATP合成酶效率更低。A类，线粒体底物（V2；5 m）存在时耗氧量的代表性痕迹米谷氨酸/苹果酸）。B类基础呼吸（V2）定量显示，与WT线粒体相比，同核蛋白缺失线粒体的呼吸速度显著加快(n个≥3个实验）。C类，替代TCA底物苹果酸和丙酮酸钠的应用反映了在B类(n个=3个实验）。D类RCR定量显示TKO线粒体解偶联，α-、β-或γ-突触核蛋白降低RCR。E类，量化含有和不含α-突触核蛋白的WT和TKO线粒体的V3和V4。F类，在没有和存在单体α-突触核蛋白的情况下的代表性耗氧量（V3）。G公司在α-、β-或γ-突触核蛋白存在和不存在的情况下，WT和TKO线粒体中ADP:O的定量*第页< 0.05; **第页< 0.01; ***第页< 0.001.
图4。
图4。
应用单体突触核蛋白可以挽救ATP合成酶的效率。A类，量化35或100 n时对ADP:O的影响米单体α-突触核蛋白应用于WT或TKO线粒体(n个=3个实验）。B类α-突触核蛋白存在或不存在时AKO ADP:O的定量。C类，量化单体突变A30Pα-突触核蛋白应用于TKO线粒体时对ADP:O的影响。D类，在存在GDP（UCP抑制剂）和/或α-突触核蛋白的情况下，ADP:O的量化。E类，α-、β-或γ-突触核蛋白激活V2的代表性痕迹。E类，寡霉素、α-、β-或γ-synuclein和FCCP应用的代表性耗氧量。G公司α、β或γ-突触核蛋白存在时FCCP诱导的最大呼吸的量化*第页< 0.05; **第页< 0.01; ***第页< 0.001.
图5。
图5。
TKO脑组织中的ATP水平显著低于WT。A类，通过比色测量量化WT和TKO皮层和中脑组织中的ATP水平(n个= 3).B类，使用基于FRET的线粒体ATP探针定量WT和TKO神经元共培养物中的基础ATP水平(n个= 5).C类，线粒体ATP探针转染细胞渗透前后的代表性图像。D类，E类，存在线粒体底物（苹果酸/谷氨酸盐）、ADP和寡霉素时WT细胞线粒体ATP动力学变化的代表性痕迹(D类)或存在(E类)单体α-突触核蛋白。F类，在WT或TKO中存在或不存在单体α-突触核蛋白的情况下应用ADP时的ATP振幅定量(n个≥ 4). *第页< 0.05; ***第页< 0.00. 比例尺，10μm。
图6。
图6。
ATP合成酶在存在单体α-突触核蛋白时更有效。A类图中显示了寡霉素、碘乙酸（IAA）和NaCN的抑制作用。B类，用寡霉素和IAA处理后WT和TKO共培养物的代表性Mag-Fura痕迹，其阻止氧化磷酸化和糖酵解。这些抑制剂允许评估总ATP池。C类，使用NaCN和IAA处理后WT和TKO共培养的代表性Mag-Fura痕迹，其阻止线粒体呼吸和糖酵解。D类，在100 n的存在下用NaCN和IAA处理后TKO共培养物的代表性Mag-Fura痕迹米单体α-突触核蛋白。E类量化暴露于寡霉素和IAA、NaCN和IAA，NaCN或IAA的细胞在单体α-突触核蛋白存在下崩溃的时间。n个=3个实验***第页< 0.001.
图7。
图7。
单体α-突触核蛋白结合并提高ATP合成酶的效率。A类，100 n存在和不存在时ATP合成酶活性的量化米单体α-突触核蛋白。铋，PLA的代表性图像显示SH-SY5Y和大鼠神经元共培养中α-突触核蛋白和ATP合酶亚单位α的相互作用。细胞核染色为蓝色（DAPI）。注意，α-突触核蛋白抗体没有检测到内源性大鼠α-突触核蛋白。Bii公司，省略一种主要抗体的技术对照的代表性图像。C类Western blot显示，暴露于外源性α-突触核蛋白的洗脱液中，α-突触素与ATP合成酶α亚基（ATP5A）之间存在相互作用。用α-突触核蛋白特异性抗体对膜进行重制，以可视化用于co-IP的诱饵。D类，图解说明线粒体内α-突触核蛋白缺乏和救援的影响*第页< 0.05;n个=4个实验。比例尺，10μm。
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

查看所有“被引用”文章

工具书类

    1. Abramov AY、Canevari L、Duchen MR。β-淀粉样肽通过激活NADPH氧化酶诱导星形胶质细胞线粒体功能障碍和氧化应激以及神经元死亡。神经科学杂志。2004;24:565–575. doi:10.1523/JNEUROSCI.4042-03.2004。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Abramov AY、Scorziello A和Duchen MR。三种不同的机制在神经元中产生氧自由基，并在缺氧和复氧期间导致细胞死亡。神经科学杂志。2007;27:1129–1138. doi:10.1523/JNEUROSCI.4468-06.2007。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Al-Wandi A、Ninkina N、Millowers S、Williamson SJ、Jones PA、Buchman VL。α-突触核蛋白的缺失会影响衰老小鼠纹状体中的多巴胺代谢和突触标记物。神经生物老化。2010;31:796–804. doi:10.1016/j.neurobiolaging.2008.11.001。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Angelova PR、Ludtmann MH、Horrocks MH、Negoda A、Cremades N、Klenerman D、Dobson CM、Wood NW、Pavlov EV、Gandhi S、Abramov AY。钙是α-同核蛋白诱导神经毒性的关键因素。细胞科学杂志。2016;129:1792–1801. doi:10.1242/jcs.180737。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Anwar S、Peters O、Miller S、Ninkina N、Doig N、Connor-Robson N、Threlfell S、Kooner G、Deacon RM、Bannerman DM、Bolam JP、Chandra SS、Cragg SJ、Wade-Martins R、Buchman VL。缺乏突触核蛋白家族所有三个成员的小鼠黑质纹状体系统的功能改变。神经科学杂志。2011;31:7264–7274. doi:10.1523/JNEUROSCI.6194-10.2011。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

出版物类型