利用果蠅模型研究帕金森病的發(fā)病機(jī)制

梁 潔，羅建紅，金靜華 綜述

(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物研究所，浙江 杭州 310058)

果蠅作為一種廣泛應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的模式生物，具有很多優(yōu)勢(shì)。首先，它成長(zhǎng)周期快速(10～14 d)，壽命短暫(50～60 d)。其次，果蠅含有人類疾病相關(guān)基因中至少75%同源基因，許多最初在果蠅中鑒定的基因和信號(hào)通路，被發(fā)現(xiàn)在人類等許多生物也都是保守的。此外，果蠅的一些細(xì)胞生理通路中的核心功能組件也是與人類保守的［1］。相比較以嚙齒類動(dòng)物作為PD 模型，果蠅①性狀表型豐富。突變類型多，并易于觀察如復(fù)眼、體色、翅膀形狀等;②染色體數(shù)目少，其核型只包括4 對(duì)同源染色體，其中l(wèi) 對(duì)為性染色體;③幼蟲(chóng)的唾液腺細(xì)胞中含有巨大的多線染色體，利用組織化學(xué)的特異性染色法可以準(zhǔn)確地觀察到DNA 和RNA 在染色體上的變化，便于研究染色體的重復(fù)、缺失、倒位和易位的細(xì)胞遺傳學(xué)特征及其所產(chǎn)生的遺傳學(xué)效應(yīng)等。嚙齒類動(dòng)物的壽命要比人類的短得多，因而，盡管嚙齒類的這種年齡依賴性的缺點(diǎn)可以通過(guò)給予神經(jīng)毒物或多重轉(zhuǎn)基因的方法來(lái)彌補(bǔ)，但是用它們來(lái)制作年齡依賴性的疾病模型仍然受到一定的限制。而1988年，研究發(fā)現(xiàn)了果蠅基因組中含有P 轉(zhuǎn)座子——一段特異的具有轉(zhuǎn)位特性的獨(dú)立的DNA 序列，能夠在基因組內(nèi)對(duì)DNA 進(jìn)行剪切和粘貼--使果蠅成為退行性疾病研究的理想模型［2］。

利用果蠅研究遺傳性疾病主要是通過(guò)三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的方法:①在果蠅中錯(cuò)義表達(dá)人類疾病基因的野生型或突變型;②在果蠅中過(guò)表達(dá)或敲除與人類疾病基因同源的果蠅基因;③通過(guò)基因篩選的方式，確定一些能夠調(diào)控1 和2表型的增強(qiáng)或抑制。通過(guò)使用GAL4/上游激活序列(UAS)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)這三種方法，控制果蠅目的基因時(shí)間特異性和組織特異性的表達(dá)［3］。

PD 是發(fā)病率僅次于阿爾茲海默病的常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病之一，60歲以上的人群中有1%～2%的人患有此病。PD 的主要癥狀表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)障礙:運(yùn)動(dòng)徐緩;肌張力增加導(dǎo)致四肢、頸強(qiáng)直及面部缺乏表情;靜止性震顫和姿勢(shì)運(yùn)動(dòng)異常。患者還會(huì)有一些自主神經(jīng)功能紊亂和認(rèn)知能力障礙的表現(xiàn)。

PD 主要是由于投射到腦干紋狀體黑質(zhì)的DA 神經(jīng)元的退變所致，引起小膠質(zhì)細(xì)胞的激活增加及殘存的DA 神經(jīng)元中蛋白聚集體路易小體(Lewy body)的形成。但是迄今為止，導(dǎo)致DA 神經(jīng)元退變的原因仍不十分清楚。目前與家族性PD 有關(guān)的基因位點(diǎn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了13個(gè)，其中鑒定并報(bào)道有突變的有6個(gè):α-SYN(PARK1/4)、Parkin (PARK2)、UCHL1(PARK5)、PINK1(PARK6)、DJ-1(PARK7)和LRRK2 (PARK8)。此 外，還 發(fā) 現(xiàn) α-SYN、UCHL1、PINK1 和LRRK2 這4個(gè)基因與原發(fā)性PD 有關(guān)。

果蠅神經(jīng)系統(tǒng)DA 的合成與人類類似，同時(shí)果蠅的DA 系統(tǒng)也參與了運(yùn)動(dòng)控制，因此目前普遍認(rèn)為果蠅DA 神經(jīng)元的死亡導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)功能障礙與PD 發(fā)病的情況具有可比性，果蠅也是研究PD 的一種理想的模式生物［4］。在果蠅模型中，已經(jīng)在進(jìn)行著α-SYN(PARK1/4)、Parkin (PARK2)、PINK1 (PARK6)、DJ-1(PARK7)和LRRK2(PARK8)等基因的功能研究。

1 α-Synuclein 在果蠅中的研究

α-Synuclein (α-Syn)是PD 的病理標(biāo)志路易小體的主要組成成分［5］。α-Syn 基因是家族性PD 的致病基因之一，還會(huì)增加散發(fā)性PD 的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。錯(cuò)義突變A53T、A30P 及α-Syn 基因組重復(fù)等都能引發(fā)常染色體顯性遺傳性PD［6-7］。關(guān)于表達(dá)α-Syn 的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型的研究表明，α-Syn 在突觸核蛋白病變的發(fā)病機(jī)制中起著關(guān)鍵作用。果蠅本身不表達(dá)α-Syn，在果蠅神經(jīng)元中過(guò)表達(dá)人的α-Syn 或突變體A53T、A30P 蛋白，成功重現(xiàn)了人類PD 的幾個(gè)特點(diǎn):①運(yùn)動(dòng)器官功能障礙;②路易小體樣包涵體的形成;③隨年齡增加的DA 神經(jīng)元的死亡，而不對(duì)其他類型的神經(jīng)元產(chǎn)生影響［8］，因此，這一果蠅PD 模型已經(jīng)廣泛用于由α-Syn 誘導(dǎo)的神經(jīng)退行性疾病的分子發(fā)病機(jī)制的研究。

α-Syn 的異常聚集是PD 的主要病理特征之一，其中錯(cuò)誤折疊的α-Syn 形成聚集體，在PD 發(fā)病中占有重要地位。在果蠅中過(guò)表達(dá)缺失C 端71～82 位氨基酸(NAC 結(jié)構(gòu)域)的不具備聚集化能力的α-Syn 后，果蠅無(wú)明顯DA 神經(jīng)元死亡，而過(guò)表達(dá)聚集化能力增強(qiáng)的截短形式的α-Syn 后則表現(xiàn)出明顯的神經(jīng)毒性，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)可能是由于NAC 結(jié)構(gòu)域在α-Syn的解蛋白過(guò)程會(huì)由鈣蛋白酶-1 介導(dǎo)形成高分子量聚集物——一種B-片狀結(jié)構(gòu)［9］所致。不溶性纖維狀聚集化α-Syn 的形成也與PD 發(fā)病緊密相關(guān)。在果蠅神經(jīng)元及DA 神經(jīng)元中過(guò)表達(dá)纖維狀聚集化α-Syn 后發(fā)現(xiàn)，它并非PD 運(yùn)動(dòng)障礙癥狀出現(xiàn)的始因，會(huì)引發(fā)異常睡眠，異常節(jié)律周期等非運(yùn)動(dòng)型癥狀，這些非運(yùn)動(dòng)型癥狀在早期神經(jīng)元功能受損時(shí)就已經(jīng)出現(xiàn)［10］。

研究發(fā)現(xiàn)，組蛋白去乙?；?6(HDAC6)能夠以促進(jìn)α-Syn 形成包涵體的方式抑制α-Syn 對(duì)神經(jīng)元的毒性作用。過(guò)表達(dá)α-Syn 的果蠅敲除HDAC6 后觀察到α-Syn 引起的DA 神經(jīng)元死亡加劇，HDAC6 突變的果蠅的DA 神經(jīng)元中過(guò)表達(dá)α-Syn 后相較野生型形成的α-Syn的包涵體變少，提示HDAC6 能夠抑制α-Syn 形成毒性寡聚物，而是形成非毒性的包涵體［11］。另一個(gè)被關(guān)注的具有保護(hù)DA 神經(jīng)元的蛋白質(zhì)是溶酶體蛋白酶組織蛋白酶D(CathD)，它能夠有效地降解DA 神經(jīng)元中冗余的α-Syn，缺失CathD 會(huì)增強(qiáng)α-Syn 的毒性作用［12］。

磷酸化在α-Syn 的寡聚化、纖維化和路易小體的形成中起了非常重要的作用。通過(guò)免疫學(xué)和生化的方法發(fā)現(xiàn)，PD 發(fā)病相關(guān)的磷酸化位點(diǎn)在Ser129、Ser87 和C 端的三個(gè)位置(Tyr125、Tyr 133 和Tyr136)［13］。在正常的老化過(guò)程中，人和果蠅Tyr125 位點(diǎn)的磷酸化逐漸減少，PD患者的大腦皮層組織幾乎檢測(cè)不到Tyr125 磷酸化，提示Tyr125 位點(diǎn)的磷酸化能夠抑制毒性寡聚體的形成。突觸核蛋白病變中Ser87 的磷酸化增強(qiáng)，也能夠抑制α-Syn 的寡聚化，并影響突觸核蛋白與膜蛋白的相互作用。Ser129 的磷酸化會(huì)促進(jìn)α-Syn 的寡聚體的形成。研究提示，PD 發(fā)病相關(guān)的α-Syn 的神經(jīng)毒性與Ser87/Tyr125 位點(diǎn)的磷酸化與Ser129 的失衡相關(guān)［14］。

α-Syn 的聚集化與分子伴侶也密切相關(guān)。過(guò)表達(dá)α-Syn 的果蠅中過(guò)表達(dá)hsp70 后能夠改善DA 神經(jīng)元的損傷，但不影響包涵體的形成。。表達(dá)hsp70 結(jié)構(gòu)域功能缺失的突變體hsc4.K71S 后，加速了DA 神經(jīng)元的死亡。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，hsp90 抑制劑格爾德霉素和熱休克轉(zhuǎn)錄因子1 的激活劑，也能誘導(dǎo)hsp70 的表達(dá)而抑制α-Syn 對(duì)神經(jīng)元的毒性作用［15］。

2 Parkin 在果蠅中的研究

Parkin 是parkin 編碼的E3 泛素連接酶，由N 端的泛素樣結(jié)構(gòu)域和C 端的兩個(gè)指環(huán)狀結(jié)構(gòu)域組成的，能夠泛素化并降解多種蛋白質(zhì)，包括CDCrel-1，parkin 相關(guān)內(nèi)皮素受體樣受體(Pael-R)，細(xì)胞周期素E，α/β-tubulins，RanBP2，βamyloid 等。Parkin 基因的突變是目前公認(rèn)的遺傳性帕金森病的最主要原因之一，50%的家族性早發(fā)性PD 和2%～6%的遲發(fā)性PD 的發(fā)病都與之相關(guān)。Parkin 的突變包括外顯子缺失，基因重復(fù)以及一些錯(cuò)義突變，最初認(rèn)為Parkin 只與隱性PD 相關(guān)，但后來(lái)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)雜合子parkin 增加PD 易感性［16-17］。

果蠅基因組中包含人類parkin 的同源基因，敲除parkin 的果蠅成蟲(chóng)表現(xiàn)出明顯的DA神經(jīng)元-特別是前橋背側(cè)(protocerebral posterior lateral PPL1)區(qū)神經(jīng)元的死亡，運(yùn)動(dòng)能力的損傷，線粒體病變和間接飛行肌的退變，此外其表型還包括壽命縮短、雄性不育、對(duì)氧化應(yīng)激損傷敏感等。在parkin 敲除的果蠅中過(guò)表達(dá)調(diào)控重金屬動(dòng)態(tài)平衡的金屬應(yīng)答轉(zhuǎn)錄因子1 (MTF-1)有解毒作用，能夠顯著的緩解其病理表型，延長(zhǎng)了果蠅的壽命，改善了果蠅運(yùn)動(dòng)能力，在肌肉細(xì)胞水平和線粒體結(jié)構(gòu)也明顯改善，這提示在金屬代謝過(guò)程中parkin 與MTF-1 功能上互補(bǔ)，也提示了MTF-1 基因多態(tài)性能影響帕金森病的嚴(yán)重程度［18］。在parkin 敲除的果蠅中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)降低真核翻譯起始因子4E (eIF4E)的活性后能緩解parkinP23 突變型的雄性不育表型和一些其他缺陷，進(jìn)一步降低eIF4E 結(jié)合蛋白(4EBP)的水平也有同樣的結(jié)果，這支持了parkin 和eIF4E 是在一個(gè)共同通路上的觀點(diǎn)［19］。

PD 發(fā)病相關(guān)的Parkin 突變體在果蠅中也有明確的表型。果蠅過(guò)表達(dá)parkin 的突變體R275W 后，也表現(xiàn)出明顯的年齡依賴的PPL1區(qū)DA 神經(jīng)元的退變，運(yùn)動(dòng)能力下降，并對(duì)魚(yú)藤酮引起的氧化應(yīng)激損傷更敏感，但過(guò)表達(dá)其另一個(gè)突變體G328E 則無(wú)明顯改變［20］。過(guò)表達(dá)另外兩個(gè)重要PD 發(fā)病相關(guān)的parkin 的突變體Gln311Stop (Q311X)和Thr240Arg(T240R)也有典型的病理特征［21］。在這一PD 模型中研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)表達(dá)或抑制表達(dá)調(diào)控DA 代謝平衡的囊泡單胺轉(zhuǎn)運(yùn)子，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生緩解或加劇parkin突變體表達(dá)引起的癥狀，提示parkin 影響胞漿內(nèi)多巴胺代謝特異性針對(duì)DA 產(chǎn)生毒性作用。

用RNAi 干擾的方法能夠特異性降低DA神經(jīng)元中parkin 的表達(dá)量，但這種干擾效果不足以引起明顯的DA 神經(jīng)元的死亡。研究顯示，parkin 的下游作用物Pael-R 的異常聚集會(huì)引起DA 神經(jīng)元的死亡，抑制parkin 的表達(dá)水平會(huì)加速Pael-R 的毒性作用［22］。

此外，在過(guò)表達(dá)α-Syn 的果蠅PD 模型中過(guò)表達(dá)parkin，parkin 能夠抑制α-Syn 對(duì)DA 的毒性作用，但沒(méi)有明顯影響胞漿的α-Syn 水平，提示了parkin 在PD 發(fā)病中的保護(hù)作用［23］。

3 PINK1 在果蠅中的研究

PINK1 是一個(gè)定位在線粒體的絲氨酸/蘇氨酸激酶，對(duì)氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡具有保護(hù)作用。PINK1 參與細(xì)胞呼吸鏈的組成，與絲氨酸蛋白酶HtrA2、parkin 以及分子伴侶Hsp90和CDC37 相互作用［24］。HtrA2 的同源蛋白參與線粒體質(zhì)量控制體系，但目前對(duì)于HtrA2 是否參與PINK1 的降解尚無(wú)定論。PINK1 與parkin 相互作用影響PINK1 的泛素化和降解。PINK1 能夠與parkin、DJ-1 形成一個(gè)功能性E3連接酶復(fù)合物通過(guò)泛素-蛋白酶體系統(tǒng)(UPS)，促進(jìn)降解錯(cuò)誤折疊的parkin 底物。同時(shí)，PINK1 與Hsp90-CDC37 復(fù)合物的相互作用改變?nèi)L(zhǎng)PINK1 穩(wěn)定性和42 kDa 的裂解產(chǎn)物。UPS 嚴(yán)重依賴ATP，而PINK1 功能缺失會(huì)降低ATP 水平，UPS 受損，因此積累的錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)和泛素化蛋白質(zhì)通過(guò)自噬途徑降解［25］。

果蠅PINK1 基因編碼721個(gè)氨基酸的多肽與兩個(gè)特征性基序:一個(gè)線粒體定位基序和一個(gè)絲氨酸/蘇氨酸激酶結(jié)構(gòu)域，與人PINK1類似，激酶結(jié)構(gòu)域與人PINK1 具有60%的相似性(42%完全一致)。果蠅PINK1 與人PINK1同樣是定位于線粒體的［26］。

敲除PINK1 的果蠅會(huì)出現(xiàn)雄性不育，肌細(xì)胞變性凋亡，線粒體形態(tài)缺陷并增加對(duì)應(yīng)激損傷，包括對(duì)氧化應(yīng)激損傷的敏感性。PINK1 突變體果蠅品系也表現(xiàn)出飛行肌和多巴胺能神經(jīng)元退變導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)功能障礙，這些病理變化與parkin 突變體的表型非常類似。2006年，研究發(fā)現(xiàn)在PINK1 突變體果蠅中過(guò)表達(dá)parkin 后，能夠改善其雄性不育肌肉退變等病理表型，反之則無(wú)類似效果，而同時(shí)突變PINK1 和parkin的表型與單獨(dú)突變其中一種的表型一致，提示了PINK1 與parkin 在同一條通路中，且PINK1在parkin 的上游，它們共同調(diào)控線粒體動(dòng)態(tài)和功能［25］。在果蠅神經(jīng)元中的研究顯示，PINK1能夠招募parkin 定位至功能障礙的線粒體上促進(jìn)其降解。PINK1 和parkin 能夠介導(dǎo)線粒體外膜上線粒體融合蛋白(Mfn)的泛素化，敲除PINK1 或parkin 導(dǎo)致Mfn 含量升高伴隨線粒體伸長(zhǎng)，提示Mfn 泛素化可能參與標(biāo)記晚期受損線粒體并通過(guò)自噬降解的過(guò)程［27］。

在PINK1 突變果蠅品系中過(guò)表達(dá)人PINK1能夠挽救病理表型，證明人PINK1 與果蠅PINK1 在功能上的保守性。電鏡下觀察到果蠅Bcl-2 也能夠改善PINK1 突變體的表型。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)抑制視萎縮基因1 (OPA1)和Mfn的融合線粒體功能，或增強(qiáng)動(dòng)力蛋白相關(guān)蛋白1 (drp1)的線粒體分裂能力，均能改善病理表型，提示PINK1 引起病變與線粒體功能障礙息息相關(guān)［28］。

利用RNAi 手段抑制果蠅PINK1 表達(dá)后，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)PINK1 下游參與線粒體分裂作用的底物PGAM5，降低PGAM5 的表達(dá)能夠抑制肌肉退變，運(yùn)動(dòng)障礙及壽命縮短等表型的發(fā)生，而過(guò)表達(dá)PGAM5 則加速病變，但PGAM5 對(duì)parkin 突變型無(wú)影響，提示PGAM5 可能是獨(dú)立與parkin 的一條PINK1 的下游途徑［29］。

4 DJ-1 在果蠅中的研究

DJ-1 基因突變引起常染色體隱性PD［30］。DJ-1 基因編碼一個(gè)小的二聚體單結(jié)構(gòu)域蛋白，定位于胞漿、細(xì)胞核和線粒體上，是ThiJ/PfPI超家族成員，但又屬于一個(gè)不同的分支。DJ-1能夠抑制氧化應(yīng)激損傷，并保護(hù)神經(jīng)元被毒素?fù)p傷［31］，迄今DJ-1 功能的分子機(jī)制仍未明確。

果蠅擁有兩個(gè)人DJ-1 的同源基因:DJ-1a和DJ-1b。其中DJ-1a 主要表達(dá)在睪丸，而DJ-1b 則廣泛存在于大多數(shù)組織，與人DJ-1 表達(dá)模式相類似［32］。

研究發(fā)現(xiàn)，用RNAi 的方法降低全身DJ-1a的表達(dá)或通過(guò)表達(dá)DJ-1b 的突變體抑制DJ-1b的功能，均能導(dǎo)致果蠅對(duì)百草枯的毒性更加敏感，壽命縮短，運(yùn)動(dòng)功能障礙，但這兩種全身性抑制DJ-1 的果蠅中并未表現(xiàn)出DA 神經(jīng)元的死亡。而特異性抑制DJ-1a 在DA 神經(jīng)元表達(dá)的果蠅表現(xiàn)出氧化應(yīng)激損傷，線粒體功能障礙和年齡依賴的DA 神經(jīng)元死亡，可作為一種果蠅PD 模型檢測(cè)神經(jīng)保護(hù)性藥物［33］。Fiona 的研究中卻發(fā)現(xiàn)，DJ-1b 的突變體果蠅相較于野生型果蠅表現(xiàn)出DA 神經(jīng)元更高的存活能力。20 日齡和40 日齡的兩種果蠅DA 神經(jīng)元數(shù)量無(wú)明顯差別，而到60 日齡DJ-1b 的突變體果蠅DA 神經(jīng)元數(shù)量較野生型更多。這可能是由于DJ-1b 功能缺失導(dǎo)致DJ-1a 代償性表達(dá)上調(diào)，表明該果蠅的同源DJ-1a 在多DA 神經(jīng)元的存活和氧化應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

目前，對(duì)DJ-1 的關(guān)注主要還是在其對(duì)氧化應(yīng)激損傷的調(diào)節(jié)作用方面。給DJ-1b 突變果蠅喂食抗PD 藥物和抗氧化劑后發(fā)現(xiàn)，抗氧化劑對(duì)DJ-1b 突變果蠅的壽命等表型有所改善，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，果蠅腦中活性氧簇(ROS)的水平升高，過(guò)氧化氫酶活性和脂質(zhì)過(guò)氧化水平升高，提示了DJ-1b 對(duì)氧化應(yīng)激損傷的作用［34］。

DJ-1a 和DJ-1b 雙敲除的果蠅對(duì)谷胱甘肽(GSH)過(guò)氧化物酶抑制物的作用更為敏感，生化的證據(jù)顯示DJ-1 能與RNA 底物有相互作用，包括線粒體基因和GSH 代謝的相關(guān)基因，提示GSH 等RNA 底物對(duì)DJ-1 的結(jié)合也可能是DJ-1 功能的一條通路［35］。

DJ-1a 和DJ-1b 雙敲除的果蠅表現(xiàn)年齡依賴的線粒體功能障礙，其表現(xiàn)型與PINK1，parkin 突變體的表型相似:雄性不育，壽命縮短，運(yùn)動(dòng)能力障礙，以及偶聯(lián)線粒體減少，降低ATP 水平。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)上調(diào)DJ-1 的表達(dá)時(shí)能夠改善PINK1 突變體的表型，而parkin的則不能。其中果蠅DJ-1 的半胱氨酸C104(類似于人類C106)對(duì)DJ-1 的氧化功能至關(guān)重要，也提示了在線粒體功能中DJ-1 也在PINK1的下游或與PINK1 平行［36］。

5 LRRK2 在果蠅中的研究

人的富含亮氨酸重復(fù)激酶2(LRRK2)的基因突變與家族性和散發(fā)性PD 的發(fā)病相關(guān)。LRRK2 屬于ROCO 基因家族，ROCO 基因編碼多個(gè)蛋白結(jié)構(gòu)域的大蛋白，包括一個(gè)特有的GTP 酶結(jié)構(gòu)域，命名為ROC 和一個(gè)功能未知的結(jié)構(gòu)域COR。LRRK2 還含有LRR 和WD40 結(jié)構(gòu)域，在此外還含有一個(gè)蛋白激酶域，具有不依賴GTP 的磷酸化活性［37］。在眾多已經(jīng)確定的LRRK2 的突變體中，G2019S［38］和G2385R［39］是最為常見(jiàn)的，其引起發(fā)病的機(jī)制是改變蛋白激酶的活性。

果蠅LRRK(CG5483)基因編碼一段含有2 351個(gè)氨基酸的多肽，其中包含高度保守的特征性基序，一個(gè)LRR 結(jié)構(gòu)域，一個(gè)ROC 結(jié)構(gòu)域和一個(gè)絲氨酸/蘇氨酸激酶結(jié)構(gòu)域。這些基序與人LRRK2 的基序分別有38%、46%和44%的相似性，同時(shí)LRRK2 在果蠅成蟲(chóng)腦的表達(dá)量很高［40］。

在果蠅感光器中過(guò)表達(dá)野生型人LRRK2和LRRK2-G2019S 突變體后會(huì)引起視網(wǎng)膜退變，在神經(jīng)元中過(guò)表達(dá)野生型人LRRK2 和LRRK2-G2019S 突變體導(dǎo)致成蟲(chóng)選擇性DA 神經(jīng)元死亡，運(yùn)動(dòng)功能障礙，壽命縮短，表達(dá)突變型所引起的癥狀更為顯著。喂食左旋多巴之后果蠅能夠改善運(yùn)動(dòng)損傷的狀況，但無(wú)法控制TH陽(yáng)性神經(jīng)元的死亡［41］。

LRRK2 抑制劑GW5074 和索拉非尼能夠改善G2019S-LRRK2 引起的神經(jīng)退行性變，在果蠅中表達(dá)一個(gè)缺失C 端激酶活性的LRRK2突變體后觀察到未表現(xiàn)出PD 表型，提示增加LRRK2 激酶活性會(huì)增加神經(jīng)毒性，抑制激酶活性則能夠降低神經(jīng)毒性的影響［42］。

eIF4E 的結(jié)合蛋白(4E-BP)是eIF4E 翻譯的負(fù)反饋調(diào)節(jié)蛋白，也是各種應(yīng)激反應(yīng)的一個(gè)重要調(diào)控介質(zhì)。果蠅過(guò)表達(dá)人LRRK2 和dLRRK2 都能磷酸化4E-BP，對(duì)氧化應(yīng)激損傷更敏感，DA 神經(jīng)元死亡加?。?3］。

LRRK2 能夠直接磷酸化叉頭框轉(zhuǎn)錄因子(FoxO1)并增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄活性。FoxO1 參與控制各種細(xì)胞過(guò)程:細(xì)胞周期、細(xì)胞死亡、代謝和氧化應(yīng)激、調(diào)節(jié)4E-BP 的轉(zhuǎn)錄。在果蠅模型中發(fā)現(xiàn)LRRK2 會(huì)增強(qiáng)FoxO1 的神經(jīng)毒性，F(xiàn)oxO1 突變后不被LRRK2 的磷酸化從而抑制其神經(jīng)毒性。該結(jié)果提示FoxO1 在LRRK2 相關(guān)PD 發(fā)病中的重要地位［44］。

此外，有研究提示LRRK2 與Parkin、DJ-1和PINK1 都有相互作用。在LRRK2 相關(guān)果蠅PD 模型中過(guò)表達(dá)Parkin，DJ-1 和PINK1 后對(duì)PD 表型都有不同程度的影響［45］。

6 結(jié)語(yǔ)

在過(guò)去的十幾年里越來(lái)越多的研究組利用無(wú)脊椎動(dòng)物模擬人類退行性疾病，果蠅在研究藥物干預(yù)、改善疾病中作出了顯著的貢獻(xiàn)，如揭示了格爾德霉素和分子伴侶能夠調(diào)控α-Syn 的毒性等。這些成果表明未來(lái)果蠅將繼續(xù)為研究人類退行性疾病做出貢獻(xiàn)。需要指出的是，利用果蠅模型研究PD 具有局限性，果蠅畢竟是較低等的動(dòng)物，與人類進(jìn)化關(guān)系較遠(yuǎn)，果蠅DA神經(jīng)系統(tǒng)的功能也比人類要復(fù)雜，因此果蠅模型只能用于前期研究，由它獲得的信息可以使用推測(cè)相似的人體基因的功能，最終功能的確認(rèn)還是要依賴于人類親緣關(guān)系較近的模型的驗(yàn)證。

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