囊泡乙酰胆碱转运蛋白的突变会增强微管乙酰化作用，从而影响突触囊泡的运输功能

《Journal of Neurochemistry》：A Mutation in Vesicular Acetylcholine Transporter Increases Tubulin Acetylation Compromising Synaptic Vesicle Transport

KIF1A相关神经疾病中 unc-17(e245) 变异通过调控 MEC-17 形成三重复合体影响微管乙酰化，抑制 UNC-104 运输效率。

　　

摘要

Kinesin-3 UNC-104（KIF1A）是主要的顺向轴突运输蛋白，负责运输突触小泡，并在所有神经元中均有表达。该分子马达的基因缺陷与KIF1A相关神经系统疾病（KAND）有关，这类疾病包括Charcot–Marie-Tooth（CMT）病和遗传性痉挛性截瘫（HSP）等严重的神经系统疾病。通过对秀丽隐杆线虫（C. elegans）中导致神经传递缺陷的基因进行筛选，并同时研究这些基因对微管蛋白翻译后修饰的影响，我们发现unc-17（e245）等位基因能够显著增加体外和体内的微管蛋白乙酰化水平。UNC-17编码一种囊泡乙酰胆碱转运蛋白（VAChT），其人类同源物SLC18A3与阿尔茨海默病和亨廷顿病有关。为排除unc-17突变的次要效应，我们在非胆碱能ALM神经元中观察了UNC-104和RAB-3的移动情况。在unc-17（e245）菌株中，由于ALM（前侧外侧微管）神经元内的微管蛋白乙酰化水平升高（通过免疫染色验证），这两种转运蛋白的移动能力均显著受损。然而，在unc-17（e245）菌株中敲低α-微管蛋白乙酰转移酶MEC-17（ATAT1）后，UNC-104的移动能力得到改善；相反，在野生型动物中过表达MEC-17则会对其移动能力产生负面影响。在胆碱能神经元中也观察到了类似的现象。UNC-104和UNC-17在胆碱能头部神经元中共同定位，这表明它们之间存在运输关系。值得注意的是，敲低mec-17会显著减少这两种蛋白在头部神经元中的共定位，而敲低unc-17则会降低UNC-104与MEC-17的共定位。通过双分子荧光互补（BiFC）和共免疫沉淀（Co-IP）实验验证了它们之间的直接蛋白质相互作用。在这些实验中，敲低mec-17显著减少了UNC-104与UNC-17的结合，而敲低unc-17则显著降低了UNC-104与MEC-17的相互作用。这些结果表明UNC-104、UNC-17和MEC-17形成了一个三部分组成的调控复合体。我们推测unc-17的敲低破坏了该复合体对MEC-17的束缚作用，导致MEC-17的释放，进而增加了微管蛋白的乙酰化水平。升高的微管蛋白乙酰化抑制了UNC-104的运输效率和运动能力。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据获取声明

本研究的数据可向通讯作者索取。本文的预印本已发布在BioRxiv上，时间为2024年7月6日；https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.06.597842v1。

同行评审

本文的同行评审记录可在https://www.webofscience.com/api/gateway/wos/peer-review/10.1111/jnc.70322查阅。