Vps35缺陷损害Cdk5/p35降解并促进视网膜神经节细胞中Tau蛋白的过度磷酸化

Vps35 Deficiency Impairs Cdk5/p35 Degradation and Promotes the Hyperphosphorylation of Tau Protein in Retinal Ganglion Cells

作者信息Ling Gao, Hang Xiao, Li-Qian-Yu Ai, Chunlin Chen, Sen Lin, Yuanguo Zhou, Jian Ye, Wei Liu
PMID31995153
发布时间2020-01-23
DOI10.1167/iovs.61.1.1

实验完整度

包含原代细胞培养、大鼠体内模型、免疫荧光、Western blot、免疫沉淀等多个独立证据层级,并通过基因敲低/过表达和抑制剂进行功能与机制验证。

主要模型

原代小鼠视网膜神经节细胞(RGCs) 大鼠视网膜谷氨酸兴奋毒性模型

重点核对

大鼠玻璃体腔注射50 nmol谷氨酸(3 µL)建立视网膜神经变性模型 原代RGCs使用Vps35 siRNA敲低和pcDNA3.1-Flag-Vps35过表达 Cdk5抑制剂roscovitine处理浓度为25 µmol/L RGCs培养时间:体外培养7-8天时进行转染 样本量:每个实验条件至少使用3只动物

摘要

目的 空泡蛋白分选35(Vps35)突变和蛋白功能障碍与多种中枢神经退行性疾病中tau蛋白的过度磷酸化和积累有关。本研究旨在探讨Vps35缺陷导致tau过度磷酸化的机制。 方法 本研究使用的细胞是原代视网膜神经节细胞(RGCs)。体内采用大鼠视网膜谷氨酸兴奋毒性模型。在不同时间点收集新鲜视网膜组织或眼球。通过免疫荧光染色、Western blotting和免疫沉淀研究RGCs中Vps35、Cdk5/p35、tau过度磷酸化、LAMP1、EEA1和UBE1的表达和相互作用。 结果 Vps35的下调和过表达分别增加和减少了p35的表达和tau过度磷酸化。更重要的是,roscovitine(一种Cdk5抑制剂)能有效降低Vps35缺陷诱导的过度磷酸化tau水平。此外,本研究证实抑制Vps35可通过影响p35的溶酶体降解来增加Cdk5/p35的活性,并导致RGCs变性。 结论 这些发现表明Cdk5/p35可能作为Vps35的“货物”,并为过度磷酸化tau蛋白导致的RGC变性发病机制提供了新的见解。Vps35是青光眼等多种眼病中RGC变性的基础研究和临床治疗的潜在靶点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
Vps35缺陷如何导致视网膜神经节细胞中tau蛋白的过度磷酸化?
核心机制
Vps35缺陷导致p35的溶酶体降解减少,Cdk5/p35活性增加,进而促进tau蛋白在S396和S404位点的过度磷酸化,导致RGC变性。
主要证据
原代RGCs中Vps35敲低增加p35和p-tau s396水平,Vps35过表达降低水平;roscovitine抑制Cdk5可逆转Vps35缺陷引起的p-tau升高;免疫共沉淀显示Vps35与p35、LAMP1与p35存在相互作用,且Vps35缺陷导致LAMP1表达降低。
研究意义
Cdk5/p35可能作为Vps35的货物,为RGC变性(如青光眼)的发病机制提供新见解,Vps35是潜在的治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立体内和体外模型

模拟RGC变性的病理条件,观察Vps35、p35和tau磷酸化的变化。

大鼠玻璃体腔注射谷氨酸建立视网膜兴奋毒性模型;原代培养小鼠RGCs并用谷氨酸处理。

2

检测Vps35、p35和tau磷酸化表达

比较模型组与对照组中Vps35、p35、Cdk5和p-tau s396/s404的表达变化。

免疫荧光检测视网膜和RGCs中各蛋白的分布和共定位;Western blot检测蛋白表达水平;RT-qPCR检测mRNA表达。

3

调控Vps35表达并观察Cdk5/p35和tau磷酸化

验证Vps35是否影响Cdk5/p35活性和tau磷酸化。

在原代RGCs中转染Vps35 siRNA敲低或pcDNA3.1-Flag-Vps35过表达,检测p35、Cdk5和p-tau s396水平。

4

抑制Cdk5活性

验证Cdk5是否是Vps35缺陷引起tau磷酸化的关键激酶。

用roscovitine(Cdk5抑制剂)处理正常或Vps35敲低的RGCs,检测p-tau s396水平。

5

分析蛋白相互作用和溶酶体途径

探讨Vps35如何影响p35降解,确定Vps35与p35、LAMP1的相互作用。

免疫荧光和免疫共沉淀检测Vps35、p35、LAMP1、EEA1的共定位和直接相互作用;并检测溶酶体标志物LAMP1和泛素化相关UBE1的表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
谷氨酸Solarbio--
无菌PBSHyClone Laboratories--
杜氏改良Eagle培养基----
神经基础培养基----
B27补充剂----
胎牛血清----
胰蛋白酶----
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
Vps35 siRNASanta Cruz Biotechnologysc-63219
pcDNA3.1-Flag-Vps35质粒----
TRIzol试剂Invitrogen--
cDNA合成试剂盒Roche Life Science--
RIPA裂解液Thermo Fisher Scientific--
蛋白酶抑制剂混合物Thermo Fisher Scientific--
PVDF膜Merck Millipore Ltd.--
牛血清白蛋白Solarbio--
免疫共沉淀试剂盒Pierce Biotechnology--
蛋白G琼脂糖珠Roche Life Science--
兔抗tau抗体Abcamab32057
兔抗tau磷酸化S396抗体Abcamab109390
兔抗tau磷酸化S404抗体Abcamab131338
山羊抗Vps35抗体Abcamab10099
兔抗Vps35抗体Abcamab157220
兔抗LAMP1抗体Abcamab24170
山羊抗小鼠IgG (Cy3)抗体Abcamab97035
驴抗山羊IgG (Cy3)抗体Abcamab6949
山羊抗兔IgG (Alexa Fluor 488)抗体Abcamab150077
驴抗兔IgG (Alexa Fluor 488)抗体Abcamab150073
兔抗βⅢ微管蛋白抗体Abcamab18207
小鼠抗CD90/Thy1抗体Abcamab225
山羊抗GFP抗体Abcamab6662
兔抗p35/25 (C64B10)单克隆抗体Cell Signaling Technology2680
兔抗UBE1a/b抗体Cell Signaling Technology4891
兔抗EEA1 (C45B10)单克隆抗体Cell Signaling Technology3288
小鼠抗p35 (4G11)抗体Santa Cruz Biotechnologysc-293184
小鼠抗Cdk5 (J-3)抗体Santa Cruz Biotechnologysc-6247
兔抗GAPDH抗体Abcamab8245
山羊抗小鼠IgG (HRP)抗体Abcamab6789
山羊抗兔IgG (HRP)抗体Abcamab6721
小鼠抗Flag抗体GenScriptA00187

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
大鼠品系、体重、周龄;谷氨酸剂量和注射体积;注射方式;对照组条件;取材时间点;每组动物数
阅读提示:Materials and Methods 中的 Animals 段落
RGC培养
小鼠年龄(P1-P3);分离方法(anti-CD90/Thy1 panning);培养基成分(Neurobasal-A, B27, FBS, glutamine, 抗生素);培养时间(DIV7-8);转染试剂和用量
阅读提示:Materials and Methods 中的 RGC Culture and Transfection 段落
分子调控
siRNA序列、质粒名称和来源;转染方法(Lipofectamine 3000);浓度和孵育时间;对照组设置
阅读提示:Materials and Methods 中的 RGC Culture and Transfection 段落
药物处理
rosocovitine浓度(25 µmol/L)和处理时间(24小时);DMSO对照
阅读提示:Materials and Methods 中的 RGC Culture and Transfection 和 Results 相关部分
蛋白质检测
裂解缓冲液、蛋白酶抑制剂;抗体稀释比例(表3);内参(GAPDH);PVDF膜品牌;成像系统
阅读提示:Materials and Methods 中的 Western Blot Assay 段落
蛋白相互作用
免疫沉淀抗体(anti-p35);蛋白量(300 µg);孵育时间和温度;洗脱方式
阅读提示:Materials and Methods 中的 Coimmunoprecipitation 段落