Salsolinol合成酶的酶学性质及其在多巴胺能神经元变性死亡中的作用研究

Catecholamine isoquinoline (CAIQ) could cause the death of dopaminergic neurons, and has been considered as one kind of potential endogenous neurotoxins to cause Parkinson’s disease (PD). As one of the most important enzymes involved in the formation of CAIQ, salsolinol synthase maybe play an important role in the pathogenesis of PD. At present, salsolinol synthase has been purified and identified from rat brain, however little of its enzymatic characteristics and related functions are understood. As the object of this research, salsolinol synthase’s enzymatic properties such as kinetic parameters will be first studied systematically through the methods of expression, purification and characterization. Then, stable cell lines and animal models with overexpressing of salsolinol synthase will be established. The effect of this enzyme on catechol isoquinolines metabolism, oxidative stress and mitochondrial damage will be evaluated. From multiple aspects, the role of salsolinol synthase in the death of dopaminergic neuron will detected. The project is expected to reveal the biological characteristics of salsolinol synthase, and to clarify the endogenous neurotoxin involved in death of dopaminergic neuron death through the aspects of its impact on the catechol isoquinoline metabolism and oxidative stress, etc. This research will provide new ideas to reveal the PD pathogenesis.

儿茶酚异喹啉类物质由于能导致多巴胺能神经元的死亡，被认为是能引起帕金森病（PD）的潜在内源性神经毒素。Salsolinol合成酶是该类物质脑内合成过程中的关键酶，可能作为关键因子在PD致病过程中发挥重要作用。目前已鉴定并获得该酶的氨基酸序列，然而对其酶学特征及生物功能等信息知之甚少。本项目以Salsolinol合成酶为研究对象，通过表达、纯化和鉴定，对其动力学常数等酶学性质进行系统研究；同时建立稳定表达细胞株和过表达动物模型，从细胞水平和活体水平研究该酶对儿茶酚异喹啉类物质合成和代谢过程的影响，并考察由此引发的线粒体损伤情况和氧化应激水平的改变，从多个角度探索该酶在多巴胺能神经元变性死亡中的作用。项目预期将揭示Salsolinol合成酶的生物学特征，从其对儿茶酚异喹啉类物质代谢和氧化应激的影响等方面，阐明内源性神经毒素参与多巴胺能神经元变性死亡的过程，为揭示PD的致病机制提供新思路。

儿茶酚异喹啉类物质由于能导致多巴胺能神经元的死亡，被认为是能引起帕金森病（PD）的潜在内源性神经毒素。Salsolinol合成酶是该类物质脑内合成过程中的关键酶，可能作为关键因子在PD致病过程中发挥重要作用。目前已鉴定并获得该酶的氨基酸序列，然而对其酶学特征及生物功能等信息知之甚少。本项目以Salsolinol合成酶为研究对象，通过表达、纯化和鉴定，对其动力学常数等酶学性质进行系统研究；同时建立稳定表达细胞系，从细胞水平研究该酶对儿茶酚异喹啉类物质合成和代谢过程的影响，并考察由此引发的线粒体损伤情况和氧化应激水平的改变，从多个角度探索该酶在多巴胺能神经元变性死亡中的作用。本项目首先对Salsolinol合成酶的生物学特征进行系统研究，研究结果表明：Salsolinol合成酶的最适温度为37℃，并具有较好的耐热性；最适pH为7.4，等电点为6.6；Salsolinol合成酶对底物多巴胺（DA）和乙醛（AcH）的Km值分别为 0.92mM 和29.2mM；根据同源模建和分子对接等方法，获得Salsolinol合成酶的三维空间构象并初步定位了该酶的活性位点，即VAL75、ASP76、TYR77。其次，根据Salsolinol合成酶的氨基酸序列，通过逆转录获得其cDNA序列，建立稳定表达Salsolinol合成酶的PC12细胞株，研究结果显示，过表达Salsolinol合成酶后，细胞中的Salsolinol和NMSalsolinol的生成量显著升高，进一步确定Salsolinol合成酶的催化活性，它能够催化多巴胺代谢产物的生成；同时，过表达Sal合成酶会引发线粒体发生损伤作用，并最终促使细胞发生凋亡，揭示了Salsolinol合成酶在内源性儿茶酚异喹啉类物质代谢过程中的重要催化作用，并参与多巴胺能神经元变性死亡的过程。该研究为揭示PD的致病机制提供新思路并为将来临床诊断和治疗提供有效的作用靶点。项目资助发表SCI论文1篇，EI论文2篇，会议论文全文1篇，会议摘要2篇，专利1篇，待发表SCI论文3篇。培养硕士研究生2名，联合培养1名博士研究生，均是在读学生。项目投入经费22万元，支出18.6342万元，各项支出基本与预算相符。剩余经费3.3658万元，剩余经费计划用于本项目研究的后续支出。