Cysteine-string Protein and Neurodegeneration
半胱氨酸串蛋白与神经变性
基本信息
- 批准号:10039978
- 负责人:
- 金额:$ 42.21万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-09-01 至 2023-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The necessity of understanding causes of neurodegenerative diseases and developing potential
treatments is increasing as life expectancy is extending. Neuronal ceroid lipofuscinoses (NCLs; also
known as Batten disease) comprise a group of 14 monogenic neurodegenerative diseases with
lysosomal pathology (CLN1-14). NCLs are typically due to recessive mutations in genes that mediate
lysosomal function or ER-lysosomal trafficking with one atypical exception: the dominantly inherited NCL
CLN4, which is caused by mutations in the synaptic vesicle (SV) protein CSPα. Normally, CSPα is critical
to maintain synaptic function and prevent activity-dependent neurodegeneration. It also mediates the
clearance of aggregating proteins like TDP-43 or α-synuclein by unconventional secretion pathways.
Little is known about CLN4 disease etiology besides biochemical evidence that CLN4-causing
mutations induce the formation of ubiquitinated CSPα oligomers/aggregates. Whether and how the
oligomeric or monomeric protein causes lysosomal failure, neurodegeneration, and premature death
remains enigmatic. We have established the first animal models of CLN4 by expressing disease-causing
human CSPα (hCSPα) or fly CSP (dCSP) in Drosophila neurons. Both models recapitulate the
biochemical pathology of CLN4 post-mortem brains. Further analysis revealed a novel link between
CLN4 mutant CSP and prelysosomal failure. Unexpectedly, we also found that the dominant CLN4
alleles act as hypermorphic gain of function mutations inducing the oligomerization of CSP, prelysosomal
failure, neurodegeneration, and lethality.
We suggest that hypermorphic CLN4 mutations increase the affinity for some or one of CSP’s protein
interaction causing disease. Next to an exaggerated dimerization of CSP leading to oligomerization,
CLN4 mutations increase interactions of CSP with the synaptically localized palmitoyl-transferase Hip14
that could lead to prelysosomal failure. Finally, increased interactions of CSP with Hsc70 on endosomes
destined to form multivesicular bodies may interfere with their processing, sorting and/or trafficking. We
propose to test these possibilities by genetic approaches to better understand both the mechanisms
underlying CSP’s normal neuroprotective role, and the mechanisms underlying the hypermorphic CLN4
mutations causing protein aggregation, lysosomal failure, neurodegeneration, and premature death.
Uncovering mechanisms underlying CLN4 may inform the future development of therapeutic
interventions. In addition, a better understanding of CSP’s neuroprotective role is important for various
other neurodegenerative diseases that may be attenuated by CSP’s clearance of misfolded proteins.
理解神经退行性疾病并发展潜力的必要原因
随着预期寿命的延长,治疗正在增加。神经元粘膜脂肪糖苷(NCLS;也是
被称为巴顿疾病)建立一组14种单基因神经退行性疾病
溶酶体病理学(CLN1-14)。 NCL通常是由于介导的基因隐性突变
溶酶体功能或ER溶菌体运输,一个非典型例外:主要遗传的NCL
Cln4是由突触囊泡(SV)蛋白CSPα突变引起的。通常,CSPα至关重要
维持突触功能并防止活动依赖性神经变性。它也介导
通过非常规分泌途径清除聚集的蛋白质(如TDP-43或α-突触核蛋白)。
除了生化证据表明CLN4引起CLN4疾病病因之外,对CLN4疾病的病因知之甚少
突变诱导泛素化的CSPα低聚物/聚集体的形成。是否以及如何以及如何
寡聚或单体蛋白会导致溶酶体衰竭,神经退行性和过早死亡
保持神秘。我们通过表达引起疾病的第一个CLN4动物模型
果蝇神经元中的人CSPα(HCSPα)或Fly CSP(DCSP)。两种模型都概括了
CLN4后大脑的生化病理学。进一步的分析揭示了一种新的联系
CLN4突变体CSP和prelysosomal衰竭。出乎意料的是,我们还发现主要的CLN4
等位基因充当功能突变的超态增益,诱导CSP的低聚
失败,神经退行性和致死性。
我们建议超态CLN4突变增加了对CSP蛋白的某些或一种的亲和力
相互作用引起疾病。在CSP的夸大二聚体旁边导致低聚,
CLN4突变增加了CSP与突触局部棕榈酰转移酶HIP14的相互作用
这可能会导致严重的染色体衰竭。最后,增加了CSP与内体上HSC70的相互作用
注定要形成多种机构可能会干扰其处理,分类和/或贩运。我们
提出通过遗传方法测试这些可能性的建议,以更好地了解这两种机制
CSP的基本正常神经保护作用以及超态CLN4的基础机制
引起蛋白质聚集,溶酶体衰竭,神经变性和过早死亡的突变。
发现CLN4的基础机制可能会告知治疗的未来发展
干预措施。此外,更好地了解CSP的神经保护作用对于各种
CSP清除错误折叠蛋白的其他神经退行性疾病可能会减弱。
项目成果
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数据更新时间:2024-06-01
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