p5c透明折叠门_帕金森病相关基因DJ1与氧化应激

娄钰霞 张 钊 王真真 姜懿纳 张 毅 李 林 陈乃宏

【择要】 帕金森病紧张以中脑黑质致密部多巴胺能神经元特异性去世亡以及残余神经元内呈现以α- 突触共核蛋白（α-synuclein）为紧张身分的嗜酸性包涵体－路易小体（Lewy body，LD）为紧张特色。
近年来研究表明氧化应激是引起中脑多巴胺能神经元特异性去世亡的紧张缘故原由。
DJ-1（Park7）基因是与帕金森病干系的一种常染色体隐性基因。
DJ-1 蛋白具有强抗氧化浸染，紧张以活性氧打消剂、分子伴侣、旗子暗记通路调节分子等身份发挥抗氧化应激功能，从而保护多巴胺能神经元免受损伤。
DJ-1 的基因缺失落或突变均会造成其抗氧化应激功能降落，导致神经元去世亡，且此状况可由过表达DJ-1 蛋白缓解。
鉴于DJ-1 在帕金森病发生发展中的主要浸染，该文姑息其最新研究展开综述，并紧张侧重其与氧化应激之间的关系进行深入地磋商。

【关键词】 帕金森病；DJ-1；氧化应激；活性氧

【中图分类号】 R964

【文献标识码】 A

DOI：10.3969/j.issn.2095-1396.2016.01.008

帕金森病（Parkinson disease，PD）别号震颤麻痹，是一种以黑质致密部多巴胺神经元持续性缺失落为紧张特色的神经退行性疾病。
研究创造PD 患者一样平常处于氧化应激状态，而氧化应激正是神经元变性去世亡的紧张缘故原由之一[1-2]。
活性氧（reactive oxygen species，ROS）的增加是引起氧化应激的紧张诱因之一，当体内对ROS的打消力减弱或ROS 大量累积时，会引起ROS 增加，进而勾引氧化应引发生，致使多巴胺能神经元去世亡。
研究表明，DJ-1 基因在ROS 的产生及打消中都起到很主要的浸染[3-4]。
通过打消体内ROS，使之达到平衡浓度，进而降落对神经元的损伤。
此外，氧化应激发生时会激活体内的凋亡因子，如凋亡旗子暗记调节激酶（apoptosis signalregulating kinase 1，ASK1）或一些凋亡旗子暗记通路，从而导致神经细胞凋亡，而研究创造，DJ-1 在此过程中也起到主要浸染[5-6]。
DJ-1 还能够调节抗氧化酶的活性，如：对氧磷酶2（paraoxonase 2，PON2）、吡咯啉-5- 羧酸还原酶1（pyrroline-5-carboxylate reductase 1，PYCR1）以及与干系因子相互浸染，如：核因子E2干系因子2（nuclearfactor erythroid-2-related factor 2，Nrf2）等。

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DJ-1 的构造、分布以及与PD 的关系

1.1 DJ-1 的构造

DJ-1 基因位于染色体lp36，含8个外显子，个中前两个不参与编码，可以交替结合（1A/B）。
剩余外显子编码含有189 个氨基酸的DJ-1 蛋白[7]，其分子量约为24 kDa。
DJ-1蛋白作为C56 肽酶蛋白家族的成员之一，会在氧化应激勾引下成为ThiJ/PfpI分子监控蛋白类家族的成员[8]。
其外周是8个α螺旋，中间11个β片层，蛋白之间通过N 末端和C 末端的两个螺旋构造形成的疏水区相互连接，并以同源二聚体形式存在[7]，个中DJ-1 蛋白的疏水区对其细胞内抗氧化应激功能起到主要浸染。
当细胞在氧化应激条件下时，DJ-1的C末端区会被裂解[9]，且C末端断裂形式能够提高细胞在对抗氧化应激勾引的凋亡中的自我保护浸染[10]。
在细胞内当氧化蛋白开始聚拢的氧化应激条件下，DJ-1 蛋白的α-螺旋9会被打开并退化为一个能够勾引神经退行性疾病发病的聚拢蛋白。
研究还指出，DJ-1 的等电点（isoelectric point，IP）在氧化应激条件下会涌现从6.2降至5.8的改变。
这两点提示DJ-1参与PD干系机制可能与氧化应激有关。

DJ-1 已被指出广泛存在于人体的很多组织。
研究创造在正凡人的大脑中，DJ-1 紧张是区域特异性的分布于神经元和胶质细胞内[7]，Kotari 和Yoshiro Saito等[11]通过免疫组织化学和生归天学等办法剖析验证了本不雅观点。
个中皮层中的DJ-1紧张存在于胶质细胞中，而黑质和纹状体的DJ-1紧张分布在神经元内。
PD患者的发病脑区紧张包括黑质和纹状体，而DJ-1的分布恰好提示DJ-1可能在这些易损伤神经元中直接发挥抗氧化应激的浸染。
在细胞内，DJ-1在细胞核与细胞质中均有表达，但其紧张作为一个胞浆蛋白存在于细胞质和膜间隙，只有少数存在细胞核与线粒体内。
当细胞处于氧化应激刺激时，DJ-1将会转位至线粒体，连续给予刺激会使其移向细胞核，进而起到保护神经元免受氧化应激危害的浸染[12]。

DJ-1 作为一个隐性遗传性干系基因于1997 年由Nagakub等通过酵母双杂交实验创造，且最初被认为是能与H-Ras 协同的癌基因。
随后于2003岁首年月次被V.Bonifati等报导其纯合突变都会导致早发性PD的发生，而杂合突变却不会涌现早发性PD，由此提示DJ-1与PD 有某些方面的联系。
PD目前紧张分为自发性和散发性两类，而DJ-1 基因的纯合突变体已被证明能够引发常染色体隐性早发性PD[13-14]。
但由于其突变会导致DJ-1蛋白功能受损，从而使氧化应激对神经元的危害增加。
随着研究的不断深入，研究者创造DJ-1与散发性早发性PD的发病联系紧张与氧化应激有关[15]，而且创造导致散发性PD的紧张成分是氧化损伤，DJ-1后来还被创造是散发性PD的生物标记物[16-19]，由此更进一步解释其与散发性PD 有着密切的联系。

2

PD 与氧化应激

氧化应激是包括PD 在内的神经退行性疾病的公认标志。
而且由于大脑耗氧量大、多不饱和脂酸含量高、抗氧化水平低下以及氧化还原过渡金属离子的水平相对较高而使得其更随意马虎受到氧化应激的危害。
研究表明，在PD 患者体内ROS 打消系统是低落的，因此抗氧化系统功能也随之低落，提示PD 患者机体遭受氧化应激损伤的力度更大。
对PD 患者的大脑进行解剖创造黑质致密部氧化应激水平是增加的，这也支持了PD的发病机制可能包含氧化应激的不雅观点[20-22]。
氧化应激时，ASK1 会被激活，从而勾引神经元凋亡，促进PD 的发病，而对抗氧化应激的神经酰胺会负性调节蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）活性，进而也会勾引凋亡。

3

DJ-1 与氧化应激

DJ-1 是个多功能蛋白，紧张包括调节基因表达、担保线粒体完全性、勾引通路活性和蛋白再折叠等方面，这些功能被指出能降落氧化应激从而保护神经元[23-24]。
正常情形下，DJ-1紧张存在于胞浆中，氧化应激时，106位半胱氨酸残基会被氧化润色，使DJ-1重新定位到线粒体内，此时的DJ-1可能通过抑制匆匆凋亡蛋白Bcl2-associated X 蛋白（Bax）家族的活性坚持细胞膜完全性，避免由于线粒体膜通透性改变而使得细胞色素C等开释匆匆发凋亡程序，从而阻挡神经细胞凋亡[25]。
研究指出，DJ-1 刚开始转移至线粒体时，可能是发挥抗氧化浸染，而之后可能与阻挡细胞核内匆匆凋亡蛋白的开释干系[12，26]。
除此之外，DJ-1 基因和蛋白通过突变和自身氧化、参与体内ROS 打消、与其他基因相互浸染（Parkin、α-synuclein、PYCR1等）掌握与氧化应激有关的凋亡旗子暗记通路以及通过浸染于一些本身具有抗氧化浸染的酶来间接浸染于氧化应激。
DJ-1 蛋白本身是氢过氧化物的反应蛋白，因而参与机体的氧化应激。

已知氧化应激会导致神经元变性去世亡，而ROS是勾引氧化应引发生的紧张缘故原由之一。
还有研究证明DJ-1 不仅在ROS 的形成中发挥着很主要的浸染，而且在细胞的全体氧化应激中对直接打消ROS自身或者调节像谷胱甘肽（glutathione，GSH）、硫氧还蛋白（thioredoxin，Trx）或者ROS产生的络合物（如电子通报链的复合物1）等ROS 打消系统也有很主要的浸染。

GSH 系统被广泛的认为是脑内ROS 解毒的最紧张抗氧化剂系统。
前期有文献宣布创造DJ-1基因敲减后，GSH的水平会降落，同时ROS 敏感性就增加[27]；并且DJ-1 过表达能够通过提高谷氨酸半胱氨酸连接酶活性来拯救因其缺失落导致的ROS 敏感性增加[28]。
这充分解释DJ-1 的表达会影响GSH 的水平，从而间接的影响ROS的敏感性和打消力。
至于详细机制，近期研究证明DJ-1 是通过促进GSH 的合成来发挥其抗氧化浸染的。
对其机制进行进一步剖析得出DJ-1 能够提高GSH合成限速酶谷氨酸半胱氨酸连接酶（glutamatecysteine ligase，GCL）的活性，并且在mRNA水平增加GCL的表达。
由此猜想GCL水平和活性的增加，会使GSH 合成增加，GSH水平的提高进一步加强对ROS的打消能力，从而提升机体的抗氧化能力。

Pamela Loperta 等[29]前期事情证明大脑线粒体紧张通过在一种呼吸依赖性的Trx、硫氧还蛋白还原酶（thioredoxin reductase，TrxR）、过氧氧化还原酶（peroxide oxidation-reduction enzyme，Prx）系统分离来花费H2O2，而H2O2 是ROS 自由基中一种。
已经有文献证明DJ-1 缺失落的SH-SY5Y 细胞和小鼠胚胎成纤维细胞（mouse embryonic fibroblast，MEF）中，mRNA和蛋白水平的细胞质Trx1 是降落的。
随后PamelaLoperta 等通过药物抑制Trx1的活性创造线粒体呼吸依赖性H2O2花费量降落，导致DA更随意马虎受到亚毒性浓度百枯草（paraquat，PQ）和6-OHDA 的危害。
这些结果解释DJ-1的缺失落可能会通过降落Trx1 水平而导致ROS自由基中H2O2 的花费降落，进而使得多巴胺能神经元更随意马虎受到损伤。
但在后期事情中创造其结果与预期的正好相反[30]。
通过DJ-1 基因敲减小鼠与正常组比较，创造其线粒体呼吸依赖性H2O2 花费量是增加的，并对干系指标进行剖析创造与正常组比较，DJ-1基因敲除的小鼠大脑内线粒体Trx 活性、GSH 和氧化型谷胱甘肽（oxidized glutathione，GSSG）水平、线粒体谷氧还蛋白（glutaredoxin，GRX）活性都是增加的。

据推测DJ-1 敲减的小鼠和细胞对氧化应激的敏感性增加与过氧化物酶的缺少导致的ROS 打消力减小有关。
而过氧化物酶的缺少可能是由于短缺Nrf2 的转录因子和由于化合物1的缺失落导致的线粒体功能障碍增加而造成。
综合剖析推测GSH 水平与Trx 活性的增加可能是作为一个慢性DJ-1 缺少症的适应过程，即当体内DJ-1 缺失落时，机体会暂时通过其他办法来提高ROS 打消力来平衡由于其缺失落造成的ROS 打消力低落。

这次研究终极结果为与正常组比较，DJ-1敲减组小鼠Trx1活性没有改变，而Trx2 活性是增加的。
推测也认为H2O2花费的增加可能与Trx2 活性的增加有着密切联系。
以上解释在DJ-1缺失落的小鼠中提高Trx2的活性能够避免其遭受长期的氧化应激损伤，从而减少神经元的去世亡。

氧化勾引细胞去世亡的一个关键效应是在基本条件下MAP3激酶ASK1与Trx1 结合或被其抑制。
ASK1，是由氧化剂勾引的细胞凋亡中很主要的因子。
有不雅观点认为在PD中，靶向调节ASK1可能能够直接阻挡神经退行性改变。
正常情形下ASK1与生理抑制剂Trx1结合而不表现活性，当氧化应激时，两者会分离并使ASK1表现活性从而勾引凋亡发生。
DJ-1在一定韶光内能够通过结合ASK1原来与Trx1结合的部位N-terminal来抑制ASK1的活性，也便是说DJ-1可以通过这种办法来抑制ASK1被激活，从而抑制这种氧化应激情况下引发的凋亡通路，一定程度上阻挡神经元凋亡，进一步防止了PD的发生。
还有研究证明DJ-1的突变体C106S 是没有此浸染的。

PD 患者脑内多巴胺能神经元的选择性缺失落常日伴随着Akt 表达的减少。
多巴胺能神经元中，氧化应激能够增加神经酰胺的水平，对抗氧化应激的神经酰胺已被证明能够通过负性调节Akt活性勾引凋亡和导致线粒体功能障碍。
研究表明，DJ-1参与调控PI3K/PTEN/Akt/mTOR 路子和神经毒性环境中由在一类酪氨酸脱氢酶阳性的神经细胞（CAD 细胞）中通过C2-神经酰胺勾引的神经元自噬。
后期还证明了C2-神经酰胺勾引CAD细胞去世亡与在Ser380中的PTEN、Ser473中的 Akt、和在Ser2448中的mTOR的磷酸化降落和自噬流量（LC3-Ⅱ和自噬体形成）的增加有关。
此外，DJ-1的过表达能够对抗C2- 神经酰胺勾引的神经元去世亡，而且它不与mTOR在Ser2448中的磷酸化的变革干系联。
通过此系列研究，得出DJ-1加强了PI3K/Akt存生路路，而且还能够抑制自噬，可能是独立于mTOR的一个机制。

Nrf2 是对抗氧化的干系基因且具有转录调节浸染，研究表明DJ-1能够将其稳定[31]。
其紧张机制是通过抑制Nrf2的抑制子Keap1（Kelch-like ECHassociatedprotein 1）与之结合来减少Nrf2 的泛素化。
Keap1蛋白Cullin3(Cul3)-E3泛素连接酶复合物的底物衔接蛋白在胞浆中会通过与Nrf2 结合来抑制其活性，同时还可促进其泛素化并被蛋白酶体降解。
研究表明，正常情形下，Nrf2 与Keap1 偶联存在与细胞质中不表现活性，此时的偶联能够被泛素-蛋白酶体系迅速降解并坚持其稳定表达。
在氧化应激时，两者结合饱和之后会使多余的Nrf2转移至核内，并与Maf（musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene homolog）蛋白结合成二聚体，再连续与抗氧化反应元件ARE（antioxidant response element）结合，从而通过匆匆使下贱抗氧化蛋白基因转录和Ⅱ相解毒酶的启动来提高机体抗氧化能力。
此过程中，DJ-1 紧张通过抑制两者结合，进而减少Keap1 对Nrf2的匆匆泛素化浸染使Nrf2 的量增加，从而起到抗氧化应激的浸染[32]。
研究还指出，DJ-1 缺失落的小鼠体内，Nrf2 的核转位不能被TBHQ 持续勾引[31-33]。

脯氨酸有抗凋亡和抗氧化剂活性的浸染，且PYCR1是从微生物到高档植物和动物中生物合成脯氨酸末了一步所须要的一种酶。
而PYCR1的酶浸染物P5C，已被证明可以用于促进凋亡活性和抑制成长。
因此，PYCR1在处于应激反应的细胞内，可能能够定量掌握内源性物质（如匆匆凋亡和那些抗凋亡的方向）之间的平衡。
Tatsuki Yasuda 等通过实验证明DJ-1和PYCR1在相同或不同细胞内都是有直接联系的，还再一次用转染敲减DJ-1验证了DJ-1的抗氧化功能，同时通过敲减PYCR1证明了PYCR1也参与细胞内的抗氧化应激。
在此根本上，同时敲减DJ-1 和PYCR1 时，创造细胞在氧化应激的水平降落上没故意义，从而证明DJ-1和PYCR1可能是浸染于共同的机制的。
由此TatsukiYasuda等人又通过一系列实验终极表明DJ-1 通过对抗脯氨酸氧化酶（proline oxidase，POX）过表达而引起的限定效果来起到细胞保护的浸染，同时可通过与PYCR1之间直接的相互浸染帮助保持匆匆凋亡的P5C和抗凋亡的脯氨酸之间的良好平衡，而且其也可通过POX 接管细胞内的ROS[34]。

对氧磷酶2抗氧化应激浸染最先由Carey J.Ng小组创造[35]，并且一些体内或体外的实验也验证了此不雅观点[36-38]。
研究指出，对氧磷酯酶2（paraoxonase 2，PON2）毛病会使神经元对1-甲基-4-苯基吡啶（MPP+）勾引的氧化应激更加敏感，反之，如果过表达PON2能够保护这种情形下的神经元，这充分解释了PON2 与氧化应激之间的紧密联系。
而且研究还创造，PON2能够有效地拯救由DJ-1 缺失落介导的氧化应激超敏反应，而DJ-1在氧化应激时PON2 的活性升高这一过程中起了至关主要的浸染。
因此推测，DJ-1发挥其抗氧化浸染部分是与PON2 有关的。
Mohammad Parsanejad 等人[39]曾通过质谱检测的办法证明PON2 是DJ-1相互浸染蛋白的候选蛋白，还证明了内源性条件下紧张在神经元中相互浸染。
这一过程的关键成分是DJ-1 调节PON2的活性。
研究证明[38]，在包括神经元和MEF的多细胞类型中，缺失落DJ-1 情形下对抗氧化应激时，PON2 活性是降落的，并且过表达DJ-1 能够拯救这种征象。
研究结果还指出，DJ-1缺少对PON2 水平没有影响，因此DJ-1调控PON2的办法不包括间接影响其水平。
虽然详细机制尚不明确，但数据清楚地表明DJ-1 在调控PON2内酯酶活性中的主要性。
只管这些数据表明DJ-1是PON2的关键调节器，但它并不是PON2 活性的绝对哀求。
PON2对DJ-1的保护浸染的影响很主要，却也不是唯一的成分。
比如最近还创造VHL 可作为一个额外的DJ-1 相互浸染因子[40]。

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miR-494 对DJ-1 的调节

目前研究创造[41]，miR-494能够与DJ-1的3’TR结合，在体外miR-494的过表达能够降落DJ-1的水平，使得细胞更随意马虎受到氧化应激的损伤。
实验证明在MPTP的鼠模型中，miR-494的过表达反向调节DJ-1水平并且使MPTP勾引的神经退行性疾病恶化，且这一点通过多巴胺能神经元的缺失落证明了。

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展望

PD 作为仅次于阿尔茨海默症的环球第二大神经退行性疾病，给人们的生活带来了较大的不便。
氧化应激作为其紧张发病缘故原由一贯以来被作为治疗方面的研究热点。
虽然DJ-1对抗氧化应激的详细机制并不是很明确，但古人的研究为人们带来了很多新的思考角度。
如：当DJ-1过表达时，能够拯救因其缺失落导致的ROS敏感性增加，进而降落了氧化应激的发生，是否能够通过生物或者药物办法来提高体内DJ-1表达或直接给予的办法来缓解因DJ-1缺失落或表达减少引起的PD发病？因DJ-1能够通过提高GSH合成限速酶活性来提高GSH合成，那是否可以通过合成DJ-1的类似物来直接提高GSH合成，从而增强体内ROS打消能力？ RanXiong 等人数据显示miR-494 通过抑制DJ-1 而对氧化应激的恶化和DA 神经元的缺失落起到了至关主要的浸染[41]。
由此我们推测是否能够通过抑制miR-494 的转录或者毁坏其构造来减少其对DJ-1的负性调节，从而起到神经保护的浸染。
而且近年来研究转向DJ-1作为PD的生物标记物的方向，这也为PD的检测和提早治疗带来了很大便利。