Sestrin2在鱼藤酮诱导的帕金森病细胞模型中的保护作用及机制研究

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目的:  鱼藤酮构建帕金森病(PD)细胞模型,探究sestrin2在PD模型中的表达变化情况;研究 sestrin2的变化与自噬的相关性及自噬调控机理;sestrin2的神经保护作用研究,探究sestrin2如何通过参与帕金森标志性蛋白α-synuclein的自噬性降解和抑制caspase3的激活发挥神经保护作用。  方法:  半定量RT-PCR和Real-time实时定量PCR法检测sestrin2转录水平的变化,Western blotting检测sestrin2蛋白水平变化。使用p53的抑制剂PFT-α抑制p53,检测模型中sestrin2蛋白变化对p53的依赖性。自噬相关性探究方面,使用小干扰链 siRNA特异干扰 sestrin2蛋白的表达,检测干扰后模型细胞中自噬标志性蛋白LC3的蛋白水平变化。构建3xflag-sestrin2真核表达质粒载体,瞬时转染后检测过表达情况及过表达后对于模型中自噬底物 p62的蛋白表达水平的影响。机理研究方面,使用抑制剂Compound C抑制AMPK的活性,通过检测AMPK活性抑制后LC3的蛋白水平变化;使用小干扰链siRNA特异干扰sestrin2蛋白的表达,通过检测AMPK磷酸化激活位点Thr172的变化检测sestrin2干扰后模型中AMPK活性的变化,质粒瞬时转染后检测 sestrin2过表达对于模型中 AMPK磷酸化激活位点的影响,探明sestrin2蛋白对于AMPK激活的影响。更进一步,设计针对AMPK催化亚基α1/α2的特异小干扰链siRNA干扰AMPK,检测干扰后对于AMPK蛋白表达水平及AMPK磷酸化激活的影响;检测干扰AMPK后对于模型中LC3的蛋白水平的影响。AMPK的激活剂Metformin(甲福明)对于模型中AMPK激活的影响。AMPK的抑制剂或激活剂和 sestrin2的干扰链 siRNA共同作用,探明在sestrin2干扰后对于AMPK的重新激活或进一步抑制对于自噬标志性蛋白LC3的蛋白水平影响。神经保护作用方面,首先,对于溶酶体功能的影响;使用sestrin2特异小干扰链 siRNA干扰 sestrin2后,通过检测干扰 sestrin2后溶酶体水解酶cathepsin B和cathepsin D蛋白水平的变化探明sestrin2对于溶酶体功能的影响。其次,对于帕金森关键蛋白α-synuclein的影响:溶酶体的抑制剂 bafilomycin A1和PI3K的抑制剂3-MA抑制自噬后检测α-synuclein的蛋白水平变化情况,验证自噬对于α-synclein的降解作用;干扰和过表达 sestrin2后,检测帕金森关键蛋白α-synuclein的蛋白表达情况,探究sestrin2在α-synuclein自噬性降解中发挥的作用。再次,对于细胞活力和caspase3激活的影响:sestrin2蛋白干扰后,MTT法检测细胞活力变化;并在鱼藤酮处理24h后检测模型细胞中凋亡蛋白caspase3的激活情况。AMPK干扰后,检测模型细胞中caspase3的激活情况。检测Metformin处理后,模型细胞中caspase3的激活情况。  结果:  sestrin2转录水平和蛋白表达水平在模型细胞中显著上调。PFT-α显著抑制了sestrin2蛋白的上调,表明模型细胞中sestrin2的上调依赖于p53。自噬相关性探究方面,sestrin2的干扰显著降低了模型细胞中自噬标志性蛋白LC3 II的蛋白水平;sestrin2的过表达降低了自噬底物 P62的堆积。机理研究方面,AMPK的抑制剂Compound C显著下调了AMPK Thr172的磷酸化水平,并同时显著下调了LC3 II型的蛋白水平。sestrin2的干扰显著抑制了AMPK Thr172的磷酸化激活,而sestrin2的过表达显著上调了AMPK Thr172的磷酸化激活。AMPK的激活剂Metformin(甲福明)单独作用能够明显上调 AMPK Thr172的磷酸化水平。Metformin能够在sestrin2干扰后重新激活AMPK,并能够逆转sestrin2干扰对于模型中自噬上调的抑制。神经保护作用方面,sestrin2的干扰显著的下调了cathepsin D和cathepsin B蛋白水平。其次,对于自噬底物α-synuclein的降解,PI3K的抑制剂3-MA和溶酶体的抑制剂bafilomycin A1显著加重了α-synuclein的堆积;sestrin2的敲除显著加重了模型细胞中α-synculein的堆积,而sestrin2的过表达显著减轻了模型细胞中关键蛋白α-synuclein的蛋白堆积。再次,细胞活力和caspase3激活方面,sestrin2的干扰显著降低了模型细胞的细胞活力,并在鱼藤酮处理24h后,sestrin2的干扰显著上调了模型细胞中caspase3蛋白的激活水平。AMPK的敲除明显加重模型细胞caspase3的激活,而Metformin显著减轻了模型细胞中caspase3的激活。  结论:  1、sestrin2在帕金森病细胞模型中p53依赖性上调,sestrin2的上调参与了鱼藤酮细胞模型中自噬的诱导;  2、sestrin2通过对AMPK的磷酸化激活参与对自噬的调控;AMPK的磷酸化激活对于sestrin2对自噬的诱导是必须的;  3、sestrin2的上调很可能是通过参与α-synuclein的自噬性降解和抑制caspase3的激活在鱼藤酮PD细胞模型中发挥保护作用。
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