| Περίληψη |
Γενετικά, νευροπαθολογικά και βιοχημικά δεδομένα επισημαίνουν το σημαντικό ρόλο της προσυναπτικής πρωτεΐνης α-Syn στην παθογένεση της νόσου του Πάρκινσον και των συνουκλεϊνοπαθειών. Επιπλέον, οι μετα-μεταφραστικές τοποποιήσεις και ιδιαίτερα η φωσφορυλίωση στη σερίνη 129 πιστεύεται ότι παίζουν ρόλο στον σχηματισμό των παθολογικών διαμορφώσεων της α-Syn, όπως είναι τα ολιγομεροί και τα ινίδια, τα οποία επηρεάζουν την ομοιόσταση των νευρικών κυττάρων. Ωστόσο ο τρόπος επίδρασης της φωσφορυλίωσης εξακολουθεί να είναι αμφιλεγόμενος. Παρόλο που οι μηχανισμοί αποικοδόμηση της α-Syn παραμένουν αντικείμενο συζήτησης, γενικά έχει αναγνωριστεί ότι η αποικοδόμηση της α-Syn και των διαφορετικών διαμορφώσεων της εξαρτάται από δύο κύρια ενδοκυτταρικά πρωτεολυτικά μονοπάτια, αυτό του πρωτεασώματος και αυτό του λυσοσώματος (μακροαυτοφαγία, μικροαυτοφαγία και CMA). Ένα σημαντικό εμπόδιο στην αποσαφήνιση του ρόλου της παθολογίας της α-Syn ήταν η έλλειψη μοντέλων για τη μελέτη της επίδρασης της συσσωμάτωσης της α-Syn. Για αυτό το λόγο εδώ περιγράφουμε ένα νέο κυτταρικό μοντέλο που βασίζεται στην υπερέκφραση άγριου τύπου α-Syn στο οποίο ο σχηματισμός συσσωματομάτων α-Syn επάγεται με την προσθήκη ανασυνδιασμένων ινιδίων α-Syn (PFFs). Αυτό το κυτταρικό μοντέλο αναπαριστά τα χαρακτηριστικά των εγκλείστων που είναι όμοια με τα σωματία Lewy όπως είναι η μετατροπή της ενδογενούς διαλυτής α-Syn σε αδιάλυτες, υπερφωσφορυλιωμένες παθολογικές μορφές. Στο κυτταρικό μοντέλο μας, η συσσωμάτωση της ενδογενούς α-Syn συμβαίνει εντός 6 ημερών και είναι περισσότερο εμφανής μετά από 10 ημέρες επώασης με τα ινίδια. Επιπλέον, το μοντέλο αυτό μας δίνει τη δυνατότητα να αποσιώπησουμε την έκφραση της α-Syn προσθέτοντας δοξυκυκλίνη και να ακολουθήσουμε την αποικοδόμηση των συσωματομάτων της α-Syn. Πιο συγκεκριμένα, δείξαμε ότι η αποσιώπηση της έκφρασης α-Syn κατά την 6η ημέρα της επώασης με ινίδια είχε ως αποτέλεσμα την εξάλειψη των συσσωματομάτων της α-Syn σε περίοδο 6 ημερών. Έπειτα, εξετάσαμε την αποικοδόμηση τόσο της ολικής όσο και της φωσφορυλιωμένης α-Syn. Τα δεδομένα μας έδειξαν ότι όταν η έκφραση του α-Syn αποσιώπαται με προσθήκη δοξυκυκλίνης για 6 ημέρες, η μείωση των συσσωματομάτων που παρατηρούνταν
5
υπο φυσιολογικές συνθήκες αναστρέφεται με αναστολή του λυσοσώματος, υποδηλώνοντας ότι το λυσόσωμα εμπλέκεται στην αποικοδόμηση των συσσωματομάτων. Επιπλέον, δείξαμε ότι η πρωτεασοματική αναστολή με εποξυμικίνη δεν επηρέασε την αποικοδόμηση της α-Syn. Όσον αφορά τη φωσφοριλιωμένη α-Syn, τα ευρήματά μας έδειξαν ότι η ινιδιακή φωσφοριλιωμένη α-Syn ήταν εμφανής σχετικά αργά, σε 7 ημέρες υψηλής επώασης ινιδίων και ότι η φωσφορυλίωση έλαβε χώρα μόνο στην ενδογενή α-Syn όπως δείχθηκε από πειράματα ελέγχου χρησιμοποιώντας μεταλλαγμένα S129A PFFs τα οποία δεν φωσφορυλιώνινατι. Επίσης, δείξαμε ότι ινιδιακή φωσφορυλιωμένη α-Syn αποικοδομήθηκε μετά από δύο ημέρες επώασης με δοξυκυκλίνη, ενώ η αναστολή του πρωτεασώματος ανέτρεψε αυτό το φαινόμενο. Περαιτέρω, η pS129 α-Syn παρατηρήθηκε χρησιμοποιώντας μικροσκοπία φθορισμού σε συσσωματώματα μετά από αναστολή του πρωτεασώματος με εποξυμικίνη, υποδηλώνοντας ότι η πρωτεασωματική οδός είναι, τουλάχιστον εν μέρει, υπεύθυνη για την αποικοδόμηση της. Τα δεδομένα μας υποδεικνύουν έντονα μια σύνδεση μεταξύ της συσσωμάτωσης της α-Syn και των μηχανισμών αποικοδόμησης. Αυτό το μοντέλο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την αποκρυπτογράφηση του ρόλου της αλληλεπίδρασης μεταξύ των διαφόρων μετα-μεταφραστικών τροποοιήσεων, όπως είναι η ουβικικουτιλίωση, σουμοϋλίωση και φωσφορυλίωση στην αποικοδόμηση και συσσωμάτωση της α-Syn. Τελικά, ελπίζουμε να βελτιώσουμε την κατανόηση των μηχανισμών μεταβολισμού της α-Syn στο νευρικό σύστημα, που συνδέεται με την ανάπτυξη της νόσου Πάρκινσον, επιταχύνοντας τη δυνατότητα εύρεσης θεραπευτικών προσεγγίσεων.
|
Models of alpha-Synuclein aggregation in neuronal cells
