帕金森病和癌症相关蛋白DJ-1抑制TRAIL凋亡信号通路的研究

摘要

帕金森病(Parkinson’s Disease，PD)，是世界上发病率最高的神经退行性疾病之一，其发病率仅次于阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)，以中脑黑质纹状体多巴胺能神经元选择性缺失和存活神经元中出现特征包涵体-路易小体(lewy body)为病理特征，该病临床特征表现为运动迟缓、静止性震颤、肌强直和记忆减退等，严重危害了病人的健康并对病人家属和社会带来巨大负担。尽管帕金森病以散发性为主，其发病率随着年龄增长而显着增高，大于65岁人群中约有1％患病，大于85岁人群中患病率上升至大约5％，但是帕金森病中有相当一部分病例(约10％-15％)呈现家族性。迄今为止，已有十几个家族性帕金森病致病基因被陆续鉴定出来，其中包含了以常染色体显性遗传的α-synuclein、UCH-L1和1LRRK2，及以常染色体隐性遗传的DJ-1，PINK1，ATP13A2和parkin等。尽管帕金森病的发病机制还未明确，但结合现代医学和分子生物学的研究表明，散发性和家族性帕金森病潜在的发病机制为凋亡增多、线粒体功能失调、蛋白酶体功能受损和氧化应激增加等。
　　 DJ-1于1997年被作为一个能与H-Ras协同作用的癌基因产物而被从NIH3T3细胞中鉴定出来，它的表达量增高与多种肿瘤的发病相关，比如卵巢癌、黑色素瘤、乳腺癌、肺癌及前列腺癌等。与DJ-1高表达与肿瘤相关相反，DJ-1的缺失突变和点突变能够引起隐性遗传的早发性帕金森病于2003年首次被报导。研究得最多的DJ-1帕金森病理突变体是其第166位亮氨酸突变为脯氨酸(L166P)，L166P相对于DJ-1蛋白质水平降低并且错误地主要定位于线粒体，从而导致DJ-1正常保护功能的丧失。但直到目前，DJ-1在帕金森病和肿瘤发生过程中发挥作用的机制尚不清楚。
　　 我们研究结果表明，人结肠癌HCT116 p53野生型细胞(HCT116+/+)和HCT116 p53缺陷性细胞(HCT116-/-)在干扰DJ-1的表达后都会变得对TRAIL，诱导的凋亡变得敏感，这说明DJ-1抑制TRAIL凋亡信号通路不依赖于p53。当DJ-1在细胞不依赖TRAIL刺激直接产生活化型caspase-8之后不再能够保护细胞，表明DJ-1在TRAIL凋亡信号通路中位于活化型caspase-8的上游。进一步的研究结果显示DJ-1并不能影响4种TRAIL受体在细胞内的水平。结合实验证明了DJ-1能够跟TRAIL凋亡信号通路中的衔接蛋白FADD结合，并且由于L166P错误地定位于线粒体而丧失了与胞浆中FADD结合和保护细胞的作用。GST-pulldown结果显示，DJ-1结合于FADD N端的死亡效应结构域(death effectordomain，DED)，而FADD的DED正是用于招募pro-caspase-8的重要结构域。体外竞争性结合和细胞水平的竞争性免疫共沉淀实验结果都证明了DJ-1能够通过与pro-caspase-8竞争结合FADD，从而阻断FADD和Caspase-8的结合抑制凋亡。
　　 综上所述，本论文探讨了DJ-1抑制TRAIL凋亡信号通路，并对DJ-1参与帕金森病和癌症的发生提供了一个分子机制上的解释。