張家義 馬那琦 李曉莉 劉承偉

(1.桂林醫(yī)學(xué)院 廣西桂林 541004; 2.寶雞中心醫(yī)院消化內(nèi)科 陜西寶雞 721008)

帕金森病(PD)是一種兒茶酚胺系統(tǒng)神經(jīng)元變性性疾病,典型病變表現(xiàn)為黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元和藍(lán)斑去甲腎上腺素能神經(jīng)元變性[1],同時PD也是一種年齡相關(guān)的慢性進(jìn)行性疾病[2]。PD發(fā)病機制至今還不清楚,目前普遍認(rèn)為PD是多因素共同作用結(jié)果[3],而且隨著PD病因的研究PD的遺傳學(xué)因素也凸顯出其重要性。

1 LRRK2基因與帕金森病關(guān)系

Leucine-rich–repeat-kinase2(LRRK2,PARK8,dardarin)基因位于12p11.2-q13.1,含51個外顯子[4]。LRRK2突變PD患者對左旋多巴治療反應(yīng)良好[5]。病理改變與普通PD患者無明顯差別,仍以黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元丟失和神經(jīng)元內(nèi)路易氏小體沉積為主[6](圖1)。

圖1 LRRK2突變位點

已有研究結(jié)果分析表明,LRR2在家族遺傳性發(fā)病和散發(fā)病例之間都被檢測出來,而且在早發(fā)型和遲發(fā)型PD中都有LRRK2表達(dá)[7],但是LRR2的不同突變類型在不同種族之間差異較明顯。G201 9S在歐洲及北非PD患者中頻率最高可達(dá)20%～40%,而在亞洲地區(qū)未檢測到該突變[10]。

2 LRR2基因結(jié)構(gòu)

LRRK2基因結(jié)構(gòu)如圖1所示,有6個單獨區(qū)域組成:(1)錨蛋白(ANK)區(qū)域;(2)富含亮氨酸重復(fù)序列(LRR);(3)Roc GTP酶區(qū)域;(4)COR區(qū)域(C-terminal of Roc);(5)酪氨酸激酶樣亞家族(TKL)的酶區(qū)域MAPKKK;(6)C末端的WD40[14]。

3 LRRK2蛋白結(jié)構(gòu)與功能

LRRK2蛋白是一個復(fù)雜的多功能蛋白,包含ANK,LRR,ROC,COR,Kinase和WD40等多個結(jié)構(gòu)域,LRR2蛋白屬于Roco家族[10],有一個高度保守的Ras樣GTP酶結(jié)構(gòu)域ROC,ROC通常與COR(C-terminal of Roc)串聯(lián)在一起。GTP結(jié)合于LRRK2蛋白的ROC結(jié)構(gòu)域后被分解并激活LRRK2蛋白的酪氨酸激酶活性引起細(xì)胞內(nèi)生物學(xué)效應(yīng)[11],具體作用過程大致如圖2[12]。

4 LRRK2的致病機制

LRRK2突變導(dǎo)致PD機制還未能解開。LRRK2蛋白有3個參與蛋白質(zhì)相互作用的結(jié)構(gòu)域(ANK,LRR和WD40),而且在每個結(jié)構(gòu)域中都能找到致病性的突變,2個酶活性域(ROC和Kinase)各自調(diào)節(jié)作用研究也不是十分清楚。LRRK 2蛋白的酪氨酸激酶活性與MAPKKK相似,但其可通過自身GTP酶進(jìn)行分子內(nèi)部激活的MAPKKK,且GTP結(jié)合于LRRK2蛋白的ROC結(jié)構(gòu)域之后,還可以通過活化cAMP依賴的蛋白激酶,進(jìn)而磷酸化LRRK2蛋白。LRRK2蛋白的ROC結(jié)構(gòu)域與Ras有相似作用。LRRK2突變可導(dǎo)致LRRK2蛋白的激酶活性上升和細(xì)胞凋亡[13]。

圖2 LRRK2蛋白的激活過程

5 展望

LRRK2在黑質(zhì)致密部、紋狀體和大腦皮層的多種類型中間神經(jīng)元中都有表達(dá),這與PD的運動系統(tǒng)障礙癥狀相符合,LRRK2缺失及突變模型的建立對于研究PD的發(fā)病機制和治療有指導(dǎo)意義。通過比較同源基因表達(dá)的LRRK2蛋白的N端,發(fā)現(xiàn)LRRK2蛋白的N端有一個臂狀面結(jié)構(gòu)[14],推測該結(jié)構(gòu)可能是一個蛋白與蛋白的結(jié)合區(qū)域,利用此結(jié)構(gòu)有可能找出與LRRK2相互作用的物質(zhì),有助于對LRRK2蛋白激酶的調(diào)控機制及其底物的研究,從而可能找到一些有PD治療潛力的藥物治療靶點[15]。雖然LRRK2和PD相關(guān)性很高,但其基因結(jié)構(gòu)和表達(dá)產(chǎn)物的復(fù)雜性給我們的研究帶來很多困難。當(dāng)前的研究都是針對LRRK2本身進(jìn)行研究,如果我們從反面進(jìn)行研究,針對LRRK2表達(dá)的調(diào)控機制、LRRK2蛋白的底物及與LRRK2蛋白相互作用的蛋白或其它小分子物質(zhì),或許可以揭開一些以前不為人知的致病機制。

在PD患者中往往同時存在幾種PARK基因的突變,值得我們研究的是LRRK2與其它PARK基因之間是否有相互作用,或者他們的表達(dá)產(chǎn)物之間是否有相互作用,研究清楚這些關(guān)系對于我們探索PD會有意想不到的效果。我們研究LRRK2的最終目的是為了治療PD,由于目前基因治療所用的遞送容量有限,直接利用LRRK2進(jìn)行治療不容易實現(xiàn)。相反,利用LRRK2的調(diào)控基因和與LRRK2蛋白相互作用物質(zhì)的基因可能更容易控制,我們今后的研究可以側(cè)重這一方面尋找治療PD的突破口。

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