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.2019年9月；42(5):944-954.
doi:10.1002/jimd.12106。 Epub 2019年5月14日。

幼年神经元类蜡样脂褐质病的Cln3突变导致溶酶体中棕榈酰蛋白硫酯酶-1（Ppt1）蛋白和Ppt1酶活性显著降低

阿比拉什·P·阿普 1, 玛丽亚·巴格 1, 塔马尔·萨杜汗 1, 阿维塞克·蒙达尔 1, 西德尼·凯西 1, 阿尼尔·B·穆克吉 1
附属公司

幼年神经元类蜡样脂褐质病的Cln3突变导致溶酶体中棕榈酰蛋白硫酯酶-1（Ppt1）蛋白和Ppt1酶活性显著降低

阿比拉什·P·阿普等。 J继承元疾病. 2019年9月.

摘要

至少13个不同基因（称为CLN）的突变是各种形式的神经元类蜡样脂褐质酶（NCL）的基础，NCL是一组最常见的神经变性溶酶体储存疾病。虽然CLN1基因中编码棕榈酰蛋白硫酯酶-1（PPT1）的失活突变会导致婴儿NCL（INCL），而CLN3基因中编码未知功能蛋白的突变是青少年NCL（JNCL）的基础。PPT1去棕榈酰化S-棕榈酰化蛋白（类胡萝卜素的成分）是溶酶体水解酶降解它们所必需的，PPT1缺乏会导致溶酶体积累自体荧光类胡萝卜素，导致INCL。因为类胡萝卜素在细胞内积累是所有NCL的特征，已经提出了这些疾病的共同致病联系。据报道，CLN3突变抑制阳离子非依赖性甘露糖6-磷酸受体（CI-M6PR）从反式高尔基体网络（TGN）中退出。由于CI-M6PR将可溶性蛋白如PPT1从TGN转运到溶酶体，我们假设CLN3突变可能导致溶酶体PPT1功能不全，从而导致JNCL的发病机制。在这里，我们报道了模拟JNCL的Cln3突变小鼠中的溶酶体，以及来自JNCL患者的培养细胞中的溶酶体，其Ppt1蛋白和Ppt1酶活性水平显著降低，并逐渐积累自身荧光类。此外，在JNCL成纤维细胞中，调节溶酶体酸化的v-ATPase的V0a1亚单位错误定位于质膜，而不是溶酶体膜上的正常位置。正如我们之前在Cln1中报道的那样，这种缺陷失调了溶酶体酸化-/-我们的发现揭示了CLN3在溶酶体内稳态中以前未被认识到的作用，并表明导致溶酶体Ppt1缺乏的CLN3突变可能至少部分导致JNCL发病。

关键词：板条病；婴儿神经元蜡样脂褐质沉积症；青少年神经元类蜡样脂褐质沉积症；溶酶体贮存病；神经变性；棕榈酰蛋白硫酯酶-1。

PubMed免责声明

利益冲突声明

利益冲突

Abhilash P.Appu、Maria B.Bagh、Tamal Sadhukhan、Avisek Mondal、Sydney Casey和Anil B.Mukherjee声明他们没有利益冲突。

数字

图1：
图1:。M6PR显示可溶性蛋白质/酶从TGN运输到晚期内体/溶酶体的示意图。
答：。在正常细胞中，通过甘露糖基化PPT1与甘露糖6-磷酸受体（M6PR）的相互作用，将溶酶体可溶性蛋白（如PPT1）从反式高尔基网络（TGN）运输到晚期内体/溶酶体。PPT1-M6PR复合物被运输到晚期内体，在那里酸性pH将PPT1受体复合物分离。然后，M6PR通过逆行运输系统从内体中检索到TGN，该系统包括逆转录酶、TIP47和其他成分（见Braulke和Bonifacino，2009）。一小部分货物和M6PR迁移到质膜并进入到溶酶体的内体途径。B。在JNCL单元中，其中第3类如前所述，M6PR从TGN中退出受到损害（参见Metcalf等人2008）。我们假设，由于CI-M6PR介导PPT1向晚期内体/溶酶体的转运，CLN3突变可能导致PPT1溶酶体功能不全。X（X），表明M6PR-PPT1复合物被阻止从TGN运输到晚期内体/溶酶体。
图2：
图2:。M6PR介导PPT1在正常和JNCL成纤维细胞中的转运
答：。共聚焦成像显示CI-M6PR荧光与高尔基体标记物GM-130共定位[对照组（n=30）、1号患者（n=30]和2号患者（n=30）]*p<0.05。注意，共定位显著增加，提示CI-M6PR从TGN中退出受损氯3−/−小鼠脑；B。共聚焦成像显示，与正常（N）成纤维细胞相比，JNCL成纤维细胞培养细胞中Ppt1和LAMP2（溶酶体标记物）免疫荧光的共定位显著降低。[对照组（n=30）、1号患者（n=300）和2号患者（n=30）]*p<0.05。图2A和2B下部面板都是患者1的成纤维细胞的代表性图像。C、。Western blot分析4个月龄、8个月龄和16个月龄野生动物脑溶酶体中Ppt1蛋白水平氯离子3-突变小鼠（n=4）*p<0.05；D。4个月、8个月和16个月大的WT和氯离子3-突变小鼠（n=6）*p<0.05；E.公司。正常（N）和JNCL患者（P）培养细胞中的Ppt1酶活性。（n=3）*p＜0.05。
图3。
图3。。CLN3号机组-突变改变了JNCL成纤维细胞中自身荧光、S-酰化蛋白和溶酶体pH值的水平。
答：。与WT对照组相比，4个月龄、8个月龄和16个月龄儿童大脑皮层中的自体荧光随年龄逐渐增加氯3-突变小鼠。B。S-棕榈酰化蛋白在4、8和16-M龄WT和氯离子3-突变小鼠（n=3）。C、。正常（N）和JNCL患者（P）成纤维细胞溶酶体pH值的定性测定。D。正常和JNCL患者成纤维细胞溶酶体pH值的定量测定。数值表示为三个不同实验的平均值±SD（n=3，*p<0.05）。E.公司。共焦成像显示V0a1荧光与溶酶体标记LAMP2荧光共定位。请注意，PPT1-signal与LAMP2的共定位显著降低，表明JNCL患者[对照组（n=30）、1号患者（n=300）和2号患者（n=30）]的成纤维细胞中溶酶体PPT1功能不全*p<0.05。图3E下面板是患者1的成纤维细胞的代表性图像。F类共聚焦成像显示V0a1荧光与膜标记Na荧光共定位+K（K）+ATP酶。请注意，与正常成纤维细胞（N）相比，共定位显著增加，表明V0a1向JNCL患者成纤维细胞细胞膜的传递错误[对照组（N=30），患者#1（N=30]和患者#2（N=30m]*p<0.05。图3F下部面板是患者1的成纤维细胞的代表性图像。
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