Science：维生素K2，帕金森患者的新希望

　　

生物通报道  由神经科学家Patrik Verstreken领导的一个研究小组近日利用维生素K2成功消除了导致帕金森氏症的一个遗传缺陷的影响。他的研究发现为帕金森氏症患者带来了新希望。相关论文发布在《科学》（Science）杂志上。

“从我们的研究结果看来给予维生素K2有可能能够帮助帕金森氏症患者。但是，还需要开展更多的研究工作更深入地了解它，”Patrik Verstreken说。

能量工厂故障是帕金森氏症的基础

如果我们将细胞看做一个小工厂，那么线粒体就是能量工厂负责为它们的运作提供能量。线粒体通过传递电子生成能量。在帕金森患者体内，线粒体活性和电子传递遭到破坏，导致线粒体不再能够生成供给细胞的足够能量。这会造成严重的后果因为在大脑某些区域的细胞将会开始死亡，导致神经元间的沟通破坏。结果就是出现帕金森氏症的典型症状：缺乏运动（运动不能症）、震颤和肌肉僵直。

尽管目前对于这一神经退行性疾病的确切病因尚不清楚。近年来，科学家们已经能够描述在帕金森氏症患者中发现的几个遗传缺陷（突变），包括称之为PINK1和Parkin的突变，它们均导致了线粒体活性降低。通过研究这些突变，科学家们希望能够解开这一疾病进程潜在的机制。

瘫痪的果蝇

由于果蝇具有生命周期和繁殖周期短的特征，因而常被用于实验室实验中。在出生两周内，雌性果蝇就能够生成数百个后代。通过遗传修饰果蝇，科学家们能够研究某些基因和蛋白质的功能。Patrik Verstreken和他的研究团队利用携带PINK1或Parkin遗传缺陷的果蝇，发现突变果蝇丧失了飞行能力。

经深入检测，他们发现这些果蝇中的线粒体存在缺陷，就像帕金森氏症患者一样。因为这一原因它们的细胞内能量生成减少，这些能量是昆虫飞行的必要条件。当给予这些果蝇维生素K2时，它们线粒体中的能量生成得到了修复，昆虫的飞行能力提高。研究人员还确定了能量生成得到恢复是因为维生素K2改善了线粒体中的电子传递，转而改善了能量生成。

人类位于线粒体上的UBIAD1将维生素K1 转化为维生素K2。维生素K2被广泛认为是一种凝血辅助因子，但在细菌中它是一种膜结合电子载体。而人们还不知道维生素K2是否在真核细胞也发挥着类似的载体功能。研究者认为果蝇UBIAD1/Heix是pink1的调节基因，在帕金森疾病中pink1基因突变会影响线粒体功能。研究发现维生素K2对于果蝇线粒体中的电子转运是必要的。维生素K2能恢复Heix突变引起的严重线粒体缺陷。维生素K2与泛醌ubiquinone类似都能在果蝇线粒体中转运电子，生成更多有效三磷酸腺苷（ATP）。维生素K2能作为线粒体电子载体，帮助恢复ATP的正常生产，rescue线粒体功能障碍。

结论

维生素K2在缺陷线粒体的能量生成中发挥了重要作用。由于PINK1或Parkin突变的帕金森氏症患者中也发现有缺陷线粒体，维生素K2有可能为帕金森氏症的新治疗提供希望。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Vitamin K2 Is a Mitochondrial Electron Carrier That Rescues Pink1 Deficiency

Human UBIAD1 localizes to mitochondria and converts vitamin K1 to vitamin K2. Vitamin K2 is best known as a cofactor in blood coagulation, but in bacteria it is a membrane-bound electron carrier. Whether vitamin K2 exerts a similar carrier function in eukaryotic cells is unknown. We identified Drosophila UBIAD1/Heix as a modifier of pink1, a gene mutated in Parkinson’s disease that affects mitochondrial function. Here, we found that vitamin K2 was necessary and sufficient to transfer electrons in Drosophila mitochondria. Heix mutants showed severe mitochondrial defects that were rescued by vitamin K2, and, similar to ubiquinone, vitamin K2 transferred electrons in Drosophila mitochondria, resulting in more efficient adenosine triphosphate (ATP) production. Thus, mitochondrial dysfunction was rescued by vitamin K2 that serves as a mitochondrial electron carrier, helping to maintain normal ATP production.