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Translational Neurodegeneration | SIK2通过磷酸化GABARAPL2促进自噬体-溶酶体融合并减轻阿尔茨海默病模型中的神经退行性病变

Translational Neurodegeneration | SIK2通过磷酸化GABARAPL2促进自噬体-溶酶体融合并减轻阿尔茨海默病模型中的神经退行性病变
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本研究揭示了SIK2在阿尔茨海默病(AD)模型中的保护作用,其通过磷酸化GABARAPL2蛋白,促进自噬体-溶酶体融合,从而减少Aβ沉积并改善认知功能。研究不仅识别了SIK2-GABARAPL2信号轴作为自噬调控的新机制,还为AD治疗提供了潜在靶点。

 

文献概述
本文《SIK2-mediated phosphorylation of GABARAPL2 facilitates autophagosome–lysosome fusion and rescues neurodegeneration in an Alzheimer’s disease model》,发表于《Translational Neurodegeneration》杂志,回顾并总结了SIK2(盐诱导激酶2)在阿尔茨海默病模型中通过磷酸化GABARAPL2(GABA型受体相关蛋白样2)来增强自噬体-溶酶体融合,从而减少Aβ沉积并改善突触可塑性及认知功能的研究成果。

背景知识
阿尔茨海默病(AD)是一种以Aβ沉积和突触功能障碍为特征的神经退行性疾病。自噬-溶酶体系统在蛋白质稳态和神经元健康中发挥关键作用,其功能障碍已被广泛关联于AD病理。GABARAPL2属于ATG8家族,是自噬体成熟和溶酶体融合的关键调节因子,其磷酸化状态影响自噬效率。SIK2是AMPK家族成员,参与代谢和神经保护,但其在AD中的具体作用尚不清楚。本研究旨在探索SIK2是否通过磷酸化GABARAPL2调控自噬体-溶酶体融合,从而影响AD进展。研究团队利用生物信息学、免疫组化、基因敲除和过表达小鼠模型,结合行为学、电生理学及超微结构分析,系统评估SIK2-GABARAPL2信号轴在AD中的作用。

 

基因敲除小鼠:通过构建GABARAPL2基因敲除模型,可深入研究其在自噬及神经退行性疾病中的作用,适合疾病模型构建、药物靶点验证及机制研究。

 

研究方法与实验
研究团队首先评估了AD患者和5 × FAD小鼠海马组织中SIK2的表达及其年龄相关变化,发现SIK2在AD模型中随年龄增长而下调。接着,通过AAV介导的SIK2敲低和过表达,结合Morris水迷宫测试、LTP记录和透射电镜分析,评估SIK2对认知功能和突触可塑性的影响。进一步,通过LC3B/p62周转实验、mRFP-GFP-LC3串联荧光检测和电镜观察自噬体与溶酶体融合情况。利用免疫共沉淀、GST-pull down、磷酸蛋白质组学及定点突变技术,研究SIK2与GABARAPL2的相互作用及其磷酸化位点(Ser72)功能。最后,通过海马内注射磷酸化模拟(S72E)和非磷酸化(S72A)GABARAPL2突变体,评估其对AD小鼠病理及行为的影响。

关键结论与观点

  • SIK2在AD患者和5 × FAD小鼠海马神经元中随年龄增长而显著下调,且其表达水平与空间记忆缺陷呈正相关。
  • 敲低SIK2会加重小鼠认知障碍、Aβ沉积及突触病理,而过表达SIK2则显著改善这些表型,包括恢复LTP、减少Aβ斑块、修复突触超微结构。
  • SIK2通过磷酸化GABARAPL2的Ser72位点促进自噬体-溶酶体融合,该修饰对Aβ清除和突触维护至关重要。
  • 磷酸化模拟GABARAPL2-S72E突变在5 × FAD小鼠中可有效恢复自噬功能、减少Aβ沉积并改善认知行为,而非磷酸化突变S72A无保护作用。

研究意义与展望
该研究首次揭示SIK2-GABARAPL2信号轴在AD模型中通过调控自噬体-溶酶体融合而发挥神经保护作用,为AD相关自噬缺陷提供了新的分子机制。未来可进一步研究该信号轴的调控机制,开发靶向SIK2或GABARAPL2磷酸化的药物,以增强自噬功能并改善AD病理。此外,该机制是否在其他神经退行性疾病(如帕金森病、亨廷顿病)中具有普遍意义也值得深入探讨。

 

神经疾病大小鼠模型:提供阿尔茨海默病、帕金森病等2000余种现货模型,支持定制化开发,适用于神经退行性疾病的机制研究、药物筛选及基因治疗探索。

 

结语
本研究系统揭示了SIK2通过磷酸化GABARAPL2促进自噬体-溶酶体融合,从而减少Aβ沉积并改善AD模型小鼠的认知与突触功能。研究不仅确立了SIK2-GABARAPL2轴为自噬调控的新靶点,还为AD的治疗提供了潜在策略。磷酸化模拟突变体S72E的神经保护效果表明,增强GABARAPL2磷酸化可能成为治疗自噬缺陷相关神经退行性疾病的新型干预方式。未来可进一步探索该信号轴在不同神经退行性疾病中的作用,并评估其作为药物靶点的可行性。

 

文献来源:
Xiaoman Dai, Ziling Ye, Chen Wang, Jing Zhang, and Xiaochun Chen. SIK2-mediated phosphorylation of GABARAPL2 facilitates autophagosome–lysosome fusion and rescues neurodegeneration in an Alzheimer’s disease model. Translational Neurodegeneration.