DNAJC12通过结构识别与稳定酪氨酸羟化酶（TH）的分子机制及其在帕金森病中的作用

《Nature Communications》推荐：DNAJC12缺陷导致帕金森病的分子机制尚不明确。Mary Dayne S.Tai等团队解析了DNAJC12与酪氨酸羟化酶（TH）的复合物冷冻电镜结构，发现DNAJC12通过C端结构域（CTD）结合TH四聚体的调节域二聚体，以Hsp70非依赖方式延缓TH聚集，并协同激活Hsc70 ATP酶活性。该研究阐明了DNAJC12-W175Ter致病突变破坏TH结合的分子基础，为神经代谢紊乱疾病治疗提供新靶点。

　　

多巴胺作为重要的神经递质，其合成限速酶酪氨酸羟化酶（TH）的稳定性与帕金森病等神经退行性疾病密切相关。然而，TH如何维持其结构稳定性？为何DNAJC12基因突变会导致多巴胺代谢紊乱？这些问题的答案一直隐藏在分子伴侣与客户蛋白相互作用的迷雾中。来自挪威卑尔根大学等机构的研究团队通过多学科交叉方法，首次揭示了J结构域蛋白DNAJC12识别和稳定TH的分子机制，相关成果发表于《Nature Communications》。

研究团队运用冷冻电镜（cryo-EM）解析复合物结构，结合交联质谱（XL-MS）验证相互作用界面，通过生物层干涉（BLI）测定结合亲和力，并采用圆二色谱（CD）和动态光散射（DLS）分析蛋白质稳定性。体外酶活实验评估了TH功能调控，ATP酶活性测定揭示了Hsc70协同激活机制。

结构识别与结合特性
冷冻电镜显示两个DNAJC12单体结合一个TH四聚体，每个单体通过C端客户结合域（CTD）"拥抱"调节域（RD）二聚体。AlphaFold预测的CTD模型（残基176-198）完美契合电镜密度图，其保守的七肽序列KFRNYEI对TH结合至关重要。删除该区域导致DNAJC12-W175Ter突变体完全丧失TH结合能力，解释了临床患者中该突变高发（40.4%）的分子基础。

功能保护与协同调控
DNAJC12以Hsp70非依赖方式将TH热稳定性提高4°C，显著延缓时间依赖性聚集。有趣的是，DNAJC12与反馈抑制剂多巴胺（DA）在TH上的结合位点互不干扰，二者稳定化效应具有累加性。酶活实验证实，TH:DNAJC12复合物保持完整催化活性（1324±218 nmol L-Dopa/min-mg）和DA敏感性（IC₅₀=356±103 nM）。

分子机制解析
交联质谱锁定K183为关键相互作用位点，与CTD在电镜中的定位一致。定点突变显示TH-RD的Helix 2疏水簇（L141/L145）与DNAJC12-CTD的F193形成关键界面。虽然单独J结构域（JD）对TH亲和力低（K_D>3.9μM），但在复合物中JD协同增强Hsc70 ATP酶活性，这种激活依赖Hsc70的底物结合域（V438F突变完全消除活性）。

疾病关联与应用
研究证实DNAJC12同样能稳定TH缺陷症（THD）相关突变体TH-R202H，延缓其聚集。值得注意的是，TH-RD中与DNAJC12相互作用的Helix 2区域（残基138-150）正是THD突变热点，A142S等变异可能破坏这种保护性相互作用。

该研究首次阐明DNAJC12作为特异性分子伴侣维持TH稳态的双重机制：既通过CTD直接稳定TH四聚体结构，又通过JD介导Hsc70依赖的质量控制。这不仅解释了DNAJC12缺陷导致多巴胺代谢紊乱的结构基础，也为开发靶向TH-DNAJC12相互作用的神经保护策略提供了理论依据。特别值得注意的是，DNAJC12对THD突变体的稳定作用提示其可能作为基因治疗的新靶点，为帕金森病等神经退行性疾病的精准干预开辟了新思路。