HDAC6调控alpha-突触核蛋白异常聚集的机制研究

Histone deacetylase 6 (HDAC6) and its deacetylase function in regulation of ubiquitinated protein aggregates have been recognized and attracted more attention. However, the specific role of HDAC6 in Parkinson's disease (PD) remains poorly understood. Our preliminary study showed that HDAC6 significantly affected nigral dopamine neuron survival and behavioral effects in a PD model, the mechanism of which was related to its regulation of alpha-synuclein (α-synuclein) oligomer levels. However, molecular mechanisms of HDAC6 in regulation of α-synuclein aggregation have not been widely investigated. Combined with the recent advances, our project aims to further investigate the impacts of HDAC6 on α-synuclein aggregates production, repair and degradation, and so on. For further details, we will study the roles of HDAC6 on acetylation of α-synuclein, heat shock response pathway mediated by deacetylased heat shock protein 90 (Hsp90) and chaperone-mediated autophagy （CMA）or macroautophagy, as well as their correlation with α-synuclein aggregation. Our results thus provide experimental evidences for further understanding of the exact mechanisms of HDAC6 on α-synuclein aggregation and identifying its key downstream mediator to explore a new therapeutic target in PD treatment.

组蛋白去乙酰化酶6（HDAC6）及其去乙酰化调节功能在减少泛素化蛋白异常聚集中的作用逐渐被认识并受到重视，但是在帕金森病（PD）中研究较少。我们的前期研究显示HDAC6显著影响多巴胺能神经元存活及动物行为能力，其机制与调节alpha-突触核蛋白（α-synuclein）低聚体水平密切相关。关于HDAC6调控α-synuclein异常聚集的机制尚未见报道。结合目前研究进展，本课题拟进一步探讨HDAC6对α-synuclein聚集体产生、修复及降解等方面影响。具体地讲，分析HDAC6对α-synuclein乙酰化修饰，去乙酰化热休克蛋白90（Hsp90）介导的热休克反应通路及分子伴侣介导自噬（CMA）或大自噬的作用；以及与α-synuclein异常聚集的相关性。本研究结果将为深入认识HDAC6调控α-synuclein异常聚集的确切机制，寻找关键作用环节，探索新型治疗靶点提供实验依据。

组蛋白去乙酰化酶6（HDAC6）已被发现在多种蛋白质异常聚集疾病中可以通过多条途径减少异常聚集的泛素化蛋白质。但是，关于HDAC6在帕金森病（PD）中是否影响α-突触核蛋白（α-synuclein）的异常聚集尚不完全清楚。我们的既往研究显示，在PD小鼠模型中，抑制HDAC6加速黑质纹状体多巴胺能神经元退化，增加具有毒性作用的α-synuclein低聚体水平，并且这种调节作用呈热休克蛋白90（Hsp90）相依赖的方式。本研究进一步显示HDAC6过表达部分改善PD小鼠模型的行为缺陷，减轻黑质纹状体多巴胺（DA）神经元的损伤。另外，研究发现HDAC6通过激活分子伴侣介导的自噬（CMA）来调节α-synuclein低聚体水平。在此过程中，Hsp90的去乙酰化修饰介导了将HDAC6和溶酶体相关膜蛋白2A（LAMP2A）相互作用。液相色相-串联质谱分析和突变分析显示，Hsp90的K489位点的乙酰化状态是影响HDAC6介导CMA激活、α-syn低聚体水平以及DA能细胞存活的关键因素。因此，我们的研究表明HDAC6通过调节CMA影响α-syn寡聚体水平和DA神经元存活，Hsp90在K489位点上的去乙酰化起到关键的桥梁作用。HDAC6及其下游的Hsp90的K489去乙酰化修饰是调节α-syn聚集体细胞毒性的关键因子，可能成为PD潜在的治疗靶点，值得进一步研究。