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        Lnc-USP28-6/ZBTB16軸調(diào)控NLRP3炎性小體的激活以及α-突觸核蛋白的SUMO化,從而驅(qū)動帕金森病的發(fā)病機制

        《Brain, Behavior, and Immunity》:Lnc-USP28-6/ZBTB16 axis orchestrates NLRP3 inflammasome activation and α-synuclein SUMOylation to drive Parkinson’s disease pathogenesis

        【字體: 時間:2026年03月03日 來源:Brain, Behavior, and Immunity 7.6

        編輯推薦:

          帕金森病(PD)中ZBTB16通過激活NLRP3炎癥小體和SUMO化促進(jìn)α-突觸核蛋白聚集,且lnc-USP28-6通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控ZBTB16表達(dá)形成致病軸。研究在PBMCs和動物模型中驗證了ZBTB16在神經(jīng)炎癥與蛋白病理中的雙重作用,提出靶向該軸路的潛力治療策略。

          
        王楠|王曼|游一飛|安佳佳|賈佳|趙斌|曹張|王賢志|葛瑞麗|陳莉|王洪財
        中國山東省濱州市濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,郵編256603

        摘要

        帕金森。≒D)是一種神經(jīng)退行性疾病,其特征是神經(jīng)炎癥和α-突觸核蛋白(α-syn)的聚集,這導(dǎo)致神經(jīng)元逐漸喪失,但其調(diào)控機制仍不清楚。含鋅指和BTB結(jié)構(gòu)域的蛋白16(ZBTB16)被認(rèn)為在神經(jīng)病理過程中起著關(guān)鍵作用,它將蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)失調(diào)與神經(jīng)免疫軸的激活聯(lián)系起來。然而,ZBTB16在PD中的具體作用和分子機制仍不甚明了;诔醪降腞NA測序分析,發(fā)現(xiàn)PD患者的 peripheral blood mononuclear cells(PBMCs)中ZBTB16表達(dá)上調(diào),我們進(jìn)一步分析了57名PD患者和死后紋狀體組織中的ZBTB16表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)其表達(dá)顯著高于對照組。在羅丹明(ROT)誘導(dǎo)的PD模型中,ZBTB16表達(dá)升高與凋亡活性增加相關(guān)。在SH-SY5Y多巴胺能神經(jīng)元和BV2小膠質(zhì)細(xì)胞(BV2 cells)中的機制研究表明,ZBTB16過表達(dá)通過轉(zhuǎn)錄激活和翻譯后修飾增強α-syn的聚集,這種效應(yīng)與突變狀態(tài)無關(guān)。共聚焦顯微鏡觀察證實PD紋狀體組織中α-syn與SUMO1的共定位,小膠質(zhì)細(xì)胞模型顯示ZBTB16依賴性UBC9上調(diào),增加了SUMO1+/α-syn+細(xì)胞的數(shù)量;敲低ZBTB16可逆轉(zhuǎn)這一效應(yīng)。此外,在同時表達(dá)突變型LRRK2和α-syn的BV2細(xì)胞中,ZBTB16通過增強NLRP3炎性體激活、Gasdermin D(GSDMD)表達(dá)和IL-1β/IL-18分泌來加劇病理過程,PD組織中觀察到顯著的GSDMD/α-syn共定位。初步RNA測序分析表明lnc-USP28-6調(diào)控ZBTB16表達(dá),系統(tǒng)分析ZBTB16啟動子后發(fā)現(xiàn)lnc-USP28-6的調(diào)控作用。臨床數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)PD患者外周血中l(wèi)nc-USP28-6表達(dá)升高,它在SH-SY5Y細(xì)胞中獨立于ROT轉(zhuǎn)錄上調(diào)ZBTB16和α-syn。這些發(fā)現(xiàn)揭示了一個新的lnc-USP28-6/ZBTB16軸,該軸通過兩種機制驅(qū)動PD病理過程:通過炎性體激活加劇神經(jīng)炎癥,并通過SUMO化促進(jìn)α-syn聚集,表明它們是潛在的治療靶點。

        引言

        帕金森。≒D)的神經(jīng)病理學(xué)特征是黑質(zhì)-紋狀體多巴胺能神經(jīng)元的進(jìn)行性退化,導(dǎo)致紋狀體多巴胺耗竭和路易小體病理(Poewe等人,2017年)。大量證據(jù)表明α-突觸核蛋白(α-syn)的聚集激活了NLRP3炎性體(Huang等人,2023年);而神經(jīng)炎癥反應(yīng)又進(jìn)一步加劇了α-syn的錯誤折疊,形成一個自我延續(xù)的惡性循環(huán)(Lema Tomé等人,2013年)。這些相互作用突顯了神經(jīng)炎癥在PD病理中的核心作用,強烈支持將其歸類為慢性神經(jīng)炎癥性疾。℅rotemeyer等人,2022年)。
        α-突觸核蛋白(α-syn)的翻譯后修飾(PTMs),包括SUMO化、泛素化、磷酸化和硝基化,對其聚集傾向有關(guān)鍵調(diào)控作用。其中,SUMO介導(dǎo)的PTMs在促進(jìn)α-syn積累中起著特別重要的作用(Khan和Jung,2023年)。α-syn在絲氨酸殘基上的磷酸化已被證實與其病理聚集密切相關(guān),并是PD的關(guān)鍵分子標(biāo)志(Liu等人,2025年)。重要的是,這些PTMs之間存在功能上的相互作用,磷酸化調(diào)節(jié)SUMO化過程,反之亦然,從而影響α-syn的病理和疾病進(jìn)展(Zhang等人,2023年)。
        含鋅指和BTB結(jié)構(gòu)域的蛋白16(ZBTB16),也稱為早幼粒細(xì)胞白血病鋅指蛋白(PLZF),是一種KRAB-ZF家族轉(zhuǎn)錄因子,調(diào)節(jié)多種生物過程,包括細(xì)胞生長、分化和凋亡(Suliman等人,2012年;Liu等人,2016年)。新證據(jù)表明ZBTB16是早期神經(jīng)元譜系分化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子(Gaber等人,2013年)。值得注意的是,亨廷頓病模型顯示ZBTB16能夠表觀遺傳地調(diào)節(jié)多巴胺能細(xì)胞的可塑性,提示其在多巴胺能細(xì)胞命運的特異性調(diào)控中的潛力(Huguet等人,2019年)。現(xiàn)有證據(jù)表明,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)中,ZBTB16似乎是中腦多巴胺能神經(jīng)元發(fā)育的主要調(diào)節(jié)因子,對其分化軌跡和譜系決定起關(guān)鍵作用(Huguet等人,2019年)。
        從機制上講,ZBTB16通過別構(gòu)激活E3泛素連接酶復(fù)合物來抑制自噬流(Zhang等人,2015年),揭示了蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)維持的一個新調(diào)控軸。ZBTB16的失調(diào)與阿爾茨海默病的病理過程有關(guān),它導(dǎo)致紋狀體神經(jīng)元功能障礙和認(rèn)知缺陷(Lee等人,2022年)。然而,其在PD中的確切機制作用仍不清楚,需要進(jìn)一步研究。
        新證據(jù)表明,外周血樣本中可檢測到的特定基因表達(dá)模式的變化可能與PD的不同進(jìn)展相關(guān),這使外周血轉(zhuǎn)錄組特征成為PD預(yù)后分層的潛在生物標(biāo)志物(Pinho等人,2016年);谶@一病理生理學(xué)框架,我們系統(tǒng)地研究了PD患者外周血單核細(xì)胞(PBMCs)中ZBTB16的表達(dá)動態(tài)。
        ZBTB16已被證明是通過表觀遺傳-細(xì)胞因子相互作用調(diào)節(jié)炎癥級聯(lián)的潛在生物標(biāo)志物(Dong等人,2024年)。機制研究表明,ZBTB16調(diào)控SUMO化依賴的PTMs,從而調(diào)控非典型的炎性體組裝,它通過別構(gòu)控制凋亡相關(guān)斑點樣蛋白的寡聚化來放大炎性體介導(dǎo)的促炎反應(yīng)(Dong等人,2023年)。這些證據(jù)共同表明ZBTB16在神經(jīng)炎癥信號傳導(dǎo)級聯(lián)中起著關(guān)鍵作用,是將蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)失調(diào)與神經(jīng)免疫軸激活聯(lián)系起來的關(guān)鍵樞紐。
        長鏈非編碼RNA(lncRNAs)在細(xì)胞過程中作為關(guān)鍵的表觀遺傳調(diào)節(jié)因子(Waseem等人,2020年;Fok等人,2017年;Li等人,2019年)。在PD中,lncRNA的失調(diào)影響神經(jīng)炎癥、線粒體功能障礙和自噬等關(guān)鍵通路(Honarmand Tamizkar等人,2021年;Rezaei等人,2021年)。特定的lncRNA通路(如LINC09238/miR-30c-5p)通過線粒體機制參與PD病理(Yousefi等人,2022年)。外周血lncRNA的表達(dá)模式可能作為PD的生物標(biāo)志物(Huang等人,2024年)。雖然ZBTB16的失調(diào)與PD有關(guān),但lncRNAs是否直接調(diào)控ZBTB16的轉(zhuǎn)錄尚不清楚。因此,本研究探討了PD多巴胺能細(xì)胞模型中l(wèi)ncRNAs對ZBTB16的表觀遺傳調(diào)控。
        我們對ZBTB16啟動子的系統(tǒng)分析鑒定出幾個候選的調(diào)控lncRNAs(LNCipedia)。具體來說,我們發(fā)現(xiàn)lnc-USP28-6通過調(diào)控ZBTB16表達(dá)來驅(qū)動PD病理過程,進(jìn)而促進(jìn)炎性體激活和SUMO化介導(dǎo)的α-syn聚集。這一調(diào)控軸成為PD發(fā)展的重要病理因素。

        參與者

        本研究于2021年1月1日至2024年9月30日在濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院進(jìn)行。研究方案獲得了醫(yī)院機構(gòu)人類受試者保護(hù)委員會和醫(yī)院科學(xué)研究倫理委員會的批準(zhǔn)(批準(zhǔn)編號2021-G002-01)。在研究開始前,所有參與者的監(jiān)護(hù)人簽署了書面知情同意書。參與者年齡在40歲及以上。

        PD患者PBMC和紋狀體組織中的ZBTB16表達(dá)

        實驗設(shè)計見圖1。根據(jù)英國帕金森病協(xié)會腦庫(UKPDSBB)標(biāo)準(zhǔn)和運動障礙協(xié)會PD臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)(MDS-PD),確診了3例特發(fā)性PD患者。RNA測序(RNA-seq)發(fā)現(xiàn)了PD患者PBMCs中的差異表達(dá)基因(DEGs)。主成分分析(PCA)顯示病例組和對照組之間存在明顯的分群(圖2A)。功能注釋和通路分析進(jìn)一步證實了這一點。

        ROT誘導(dǎo)的PD小鼠模型中的ZBTB16表達(dá)和亞細(xì)胞定位

        如圖4A–C所示,與對照組相比,ROT處理的小鼠SN中的ZBTB16 RNA和蛋白質(zhì)表達(dá)水平升高。共聚焦顯微鏡用于評估SN中Iba-1+小膠質(zhì)細(xì)胞和GFAP+星形膠質(zhì)細(xì)胞中的ZBTB16定位。定量分析顯示,ROT組中Iba-1+/ZBTB16+和GFAP+/ZBTB16+雙陽性細(xì)胞的數(shù)量顯著增加(圖4D–G)。此外,在酪氨酸羥化酶陽性(TH+)細(xì)胞中也觀察到ZBTB16表達(dá)升高。

        討論

        系統(tǒng)分析顯示,PD患者PBMCs中的ZBTB16轉(zhuǎn)錄本顯著上調(diào),同時紋狀體中的蛋白質(zhì)水平也高于健康對照組。免疫組化顯示ZBTB16表達(dá)特異性地定位于PD患者的紋狀體神經(jīng)元和小膠質(zhì)細(xì)胞中。ROT誘導(dǎo)的小鼠模型顯示多巴胺能神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞中的ZBTB16表達(dá)也上調(diào)。

        結(jié)論

        本研究表明,PD患者PBMCs中的ZBTB16 RNA表達(dá)上調(diào),以及紋狀體死后標(biāo)本中ZBTB16蛋白質(zhì)表達(dá)上調(diào);這些發(fā)現(xiàn)通過ROT誘導(dǎo)的動物和細(xì)胞模型得到了嚴(yán)格驗證。機制分析表明,ZBTB16增強了α-syn的活性,并協(xié)同放大了由突變型α-syn和LRRK2 G2019S驅(qū)動的NLRP3炎性體激活。此外,ZBTB16還顯著...

        局限性

        本研究僅在雄性小鼠中進(jìn)行。

        研究資助

        本研究得到了中國國家自然科學(xué)基金(NSFC)(洪財王的81601108項目)、山東省自然科學(xué)基金(洪財王的ZR2016HQ14項目和ZR2021MH135項目)以及齊魯衛(wèi)生人才計劃的資助。

        作者貢獻(xiàn)

        N.W.、M.W.和H.C.W.設(shè)計了實驗。N.W.、M.W.、Y.F.Y.和J.J.A.執(zhí)行了實驗。N.W.、M.W.和Y.F.Y.分析和解釋了數(shù)據(jù)。H.C.W.撰寫了初稿,所有作者都閱讀、編輯并批準(zhǔn)了該稿件。N.W.、M.W.、R.l.G.、Z.C.和C.L.提供了試劑、材料和分析工具。

        未引用的參考文獻(xiàn)

        Poewe等人(2017年)。

        CRediT作者貢獻(xiàn)聲明

        王楠:寫作 - 審稿與編輯。王曼:寫作 - 審稿與編輯。游一飛:數(shù)據(jù)管理。安佳佳:概念構(gòu)思。賈佳:形式分析。趙斌:資源提供。曹張:驗證。王賢志:數(shù)據(jù)管理。葛瑞麗:監(jiān)督。陳莉:軟件支持。王洪財:監(jiān)督。

        倫理批準(zhǔn)和參與同意

        所有來自人類細(xì)胞和組織的數(shù)據(jù)均獲得了濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院機構(gòu)人類受試者保護(hù)委員會和醫(yī)院科學(xué)研究倫理委員會的批準(zhǔn)(批準(zhǔn)編號2021-G002-01)。

        致謝

        我們感謝濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)研究中心提供的精密實驗儀器。
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