标题发现 PINK1 的自磷酸化修饰在线粒体质量监控中起重要作用-齐一生物

王涛实验室在模式生物果蝇中建立 PINK1/Parkin 诱导的神经元退化的疾病模型，旨在进一步解析 PINK1/Parkin 介导的线粒体质量监控通路的分子机理。运用 Phos-tag 电泳手段，作者发现果蝇 PINK1 蛋白存在自身磷酸化修饰，且通过质谱分析发现果蝇 PINK1 蛋白只在 346 位丝氨酸存在磷酸化修饰。在果蝇复眼中表达线粒体定位的 PINK1 和 Parkin 能引起光受体神经元退化，而 346 位丝氨酸突变成丙氨酸完全抑制 PINK1/Parkin 导致的细胞坏死表型。作者进一步发现 PINK1 的自身磷酸化修饰对于激活它对 Parkin 的激酶活性是必需的，作为 PINK1 的直接底物，破坏 PINK1 介导的 Parkin 磷酸化修饰也能大大缓解 PINK1/Parkin 引起的光受体神经元死亡表型。 作者还进一步剖析了 PINK1 和 Parkin 磷酸化修饰在线粒体质量监控通路中的机制，发现 PINK1 的自磷酸化修饰对于招募 Parkin 易位到线粒体上以及激活下游 Parkin 泛素连接酶活性都是必需的，有趣的是 Parkin 磷酸化修饰的缺失并不影响它的线粒体定位，但大大抑制了自身活性和 PINK1/Parkin 下游通路的激活。最后，作者通过体内 Knock-in 实验发现自磷酸化缺陷型 PINK1 表现出 pink1 突变体相似的运动神经元的退化和线粒体的崩溃表型，从而体内证明 PINK1 346 位丝氨酸的自磷酸化修饰在线粒体质量控制中的关键的作用。通过这些工作建立了 PINK1 蛋白激酶招募泛素连接酶 Parkin 的分子机制，该研究有助于更加深入了解因线粒体损伤造成帕金森氏综合症的致病机理，为 PD 的治疗提供有效的理论依据。