探討突變PINK1引起遺傳性帕金森氏症的致病機轉

帕金森氏症(Parkinson’s disease)是最常見的神經元病變性運動障礙疾病，最近文獻報告顯示phosphatase and tesin homologue (PTEN)-induced kinase 1 (PINK1)的基因突變引起第六型遺傳型隱性帕金森氏症(PARK6)，並且PINK1的基因突變是導致早發型隱性帕金森氏症的第二常見主因。一般認為PINK1對位於黑質緻密部(substantia nigra pars compacta) 的多巴胺神經元具有保護作用，引起第六型遺傳型帕金森氏症的突變PINK1失去保護黑質多巴胺神經元之生理功能，進而導致黑質多巴胺神經元的病變及帕金森氏症。為了瞭解突變PINK1引起第六型遺傳型帕金森氏症的致病機轉，我們必須探討PINK1保護黑質多巴胺神經元的分子作用機制。 最近研究顯示早發型偶發性帕金森氏症(sporadic Parkinson’s disease)的病患也有PINK1的基因突變，此外由於第六型遺傳型隱性帕金森氏症的病患與最常見的偶發型帕金森氏症病患表現類似的臨床特徵，遺傳型與偶發型帕金森氏症的發病很可能源自於相同分子機轉，因此探討第六型遺傳型隱性帕金森氏症的致病機轉也將有助於瞭解最常見的偶發型帕金森氏症之分子病理機轉。為了詳細瞭解PINK1保護黑質多巴胺神經元的分子機制與第六型遺傳型帕金森氏症的致病機轉，我們在本計畫中將針對下列主題進行研究: (1) 我們最近將PINK1表現於 HEK 293細胞，研究結果發現PINK1使引起細胞凋亡之蛋白質(apoptotic proteins)自粒線體無法釋放進而抑制細胞凋亡(apoptosis)及保護細胞，但引起第六型遺傳型隱性帕金森氏症的突變PINK1不會抑制細胞凋亡並且失去保護細胞之功能。雖然突變PINK1表現在許多部位，但它經由未知的細胞專一性機轉(cell-specific mechanism)只引起黑質多巴胺神經元的死亡。因此為了探討第六型遺傳型隱性帕金森氏症的病理機轉，我們必須利用發生病變之黑質多巴胺神經元進行研究。在本計劃中，我們會將正常或突變PINK1表現於培養之黑質神經元(cultured substantia nigra neurons)中，然後詳細探討PINK1保護黑質多巴胺神經元及突變PINK1引起多巴胺神經元病變的分子機轉。(2) 我們最近的研究發現表現於粒線體的PINK1才具有保護細胞之功能，Ser/Thr protein kinase是PINK1分子中唯一功能部位，因此PINK1是表現於粒線體的Ser/Thr protein kinase，並且可能經由對未知粒線體蛋白質進行磷酸化保護黑質多巴胺神經元。此外導致第六型遺傳型隱性帕金森氏症的PINK1基因突變皆位於Ser/Thr protein kinase部位，因此PINK1基因突變可能引起Ser/Thr protein kinase的功能異常及黑質多巴胺神經元病變。在本計劃中，我們會利用蛋白質體學分析(proteomic analysis)找出被PINK1磷酸化的粒線體蛋白質。(3) 我們會利用大白鼠之培養黑質神經元探討PINK1保護黑質多巴胺神經元及突變PINK1引起多巴胺神經元病變的分子機轉。雖然離體細胞模式(in vitro cellular model)被廣泛地用於研究腦部疾病之病理機轉，但仍需要進一步以活體動物實驗證實由培養神經元得到的重要發現，此外活體動物模式(in vivo animal model)更被適合用於發展第六型遺傳型隱性帕金森氏症的治療方法，因此我們也將利用PINK1基因剔除鼠探討PINK1在腦部的生理功能與第六型遺傳型隱性帕金森氏症的分子病理機轉。

系統編號:PG9603-0291
原計畫編號:NHRI-EX96-9619NI