AKAP121/PKA介导的神经保护性线粒体重塑保护HT22细胞免受谷氨酸诱导的氧化应激

蛋白激酶A（PKA）是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，对维持基本的神经元功能至关重要，包括线粒体稳态、生物能量学、神经元发育和神经传递。内源性PKA通过与线粒体支架A激酶锚定蛋白121（AKAP121）形成复合物而靶向线粒体。通过AKAP121增强PKA信号导致PKA介导的裂变调节因子Drp1的磷酸化，从而增强线粒体网络并因此阻断针对不同毒性损伤的凋亡。在本研究中，我们首次证明AKAP121/PKA在暴露于过量谷氨酸诱导的氧化应激的体外模型中赋予神经保护作用。出乎意料的是，用急性剂量或慢性暴露于谷氨酸处理小鼠海马祖神经元HT22细胞，显著增强PKA信号，这是一种有益的代偿性反应，在适应过量谷氨酸环境下生长的HT22细胞中表型复制，但在亲代HT22细胞中没有。其次，通过瞬时转染AKAP121、转染组成性活性PKA突变体靶向线粒体（OMM-PKA），或转染AKAP121缺乏KH和Tudor结构域的亚型（S-AKAP84），重定向内源性PKA库足以显著阻断谷氨酸毒性诱导的细胞死亡，但在氧剥夺/再灌注模型中则不然。相反，瞬时转染HT22神经元细胞与PKA结合缺陷的AKAP121突变体不能保护免受谷氨酸毒性诱导的氧化应激，表明PKA的催化活性是AKAP121保护作用所必需的。机制上，AKAP121通过增强PKA介导的Drp1磷酸化来促进线粒体融合，提高ATP水平，并引起抗氧化剂GSH和超氧化物歧化酶2水平升高，从而降低线粒体超氧化物水平。总的来说，我们的数据支持AKAP121/PKA作为新的分子靶点，通过磷酸化Drp1来稳定线粒体网络、线粒体功能并引发抗氧化反应，从而赋予针对谷氨酸毒性的神经保护作用。