《SCIENCE ADVANCES》：Kinome screening identifies integrated stress response kinase EIF2AK1/HRI as a negative regulator of PINK1 mitophagy signaling
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帕金森病（PD）相关研究中，PINK1 激酶功能缺失突变是早发性 PD 病因之一。为探究 PINK1 调控机制，研究人员用 siRNA 文库筛选，发现 EIF2AK1（HRI）是 PINK1 负调控因子。这一发现为 PD 治疗提供潜在新策略。
在神经科学领域，帕金森病（Parkinson’s disease，PD）一直是备受关注的难题。其中，PINK1 激酶功能缺失突变会引发早发性 PD，这一现象让科研人员对 PINK1 的调控机制充满好奇。当线粒体受损时，PINK1 会被激活，它像一个精密的开关，通过一系列复杂的步骤，如蛋白稳定、招募到线粒体外膜的转运酶复合物、二聚化、自磷酸化等，进而磷酸化泛素（ubiquitin，Ub）和 Parkin，触发线粒体自噬（mitophagy），清除受损线粒体，维持细胞内环境稳定。同时，PINK1 还能间接磷酸化 Rab GTPases，如 Rab8A，不过具体机制尚不明晰。此外，整合应激反应（Integrated Stress Response，ISR）通路虽与 PD 病理有所关联，但 EIF2AK1 或 DELE1 在 PD 组织中的作用尚不明确。在这样的背景下，为了深入了解 PINK1 的调控网络，英国邓迪大学（University of Dundee）的研究人员开展了相关研究。
研究人员的这一研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为帕金森病的研究开辟了新的方向。他们发现 EIF2AK1/HRI 是 PINK1 依赖的线粒体自噬信号的负调控因子，这一发现有助于理解 PD 的发病机制，为开发新的治疗策略提供了理论依据。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是利用针对人类丝氨酸 / 苏氨酸（Ser/Thr）激酶的小干扰 RNA（siRNA）文库进行筛选，确定潜在的调控激酶；二是运用 CRISPR-Cas9 基因编辑技术敲除 EIF2AK1，验证其功能；三是采用免疫印迹技术检测蛋白表达和磷酸化水平；四是通过定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）分析基因转录水平；五是借助 mito-QC 线粒体自噬报告系统和流式细胞术评估线粒体自噬情况。
下面来看具体的研究结果：
- 遗传 siRNA 筛选鉴定调控内源性 PINK1 依赖的 Rab8A 磷酸化的激酶：研究人员构建并转染针对 428 种 Ser/Thr 激酶的 siRNA 文库，用寡霉素 / 抗霉素 A（OA）诱导线粒体去极化，以 Rab8A S111 磷酸化水平作为 PINK1 激酶活性的读数。结果发现，敲低 EIF2AK1 可使 Rab8A pS111 水平增强超 1.8 倍，总 PINK1 水平增加超 2 倍。后续实验进一步证实，EIF2AK1 敲低能增强 PINK1 介导的 Rab8A pS111 水平，增加 PINK1 蛋白稳定和激活，且该效果具有特异性。
- 遗传验证研究证实特异性敲低 ISR 激酶 EIF2AK1 可增强 PINK1 对线粒体损伤的稳定和激活反应：对比敲低 EIF2AK1 与其他 eIF2α 激酶，发现只有 EIF2AK1 敲低能选择性增强 PINK1 稳定和激活。在多种细胞系中，敲低 EIF2AK1 均能增强 PINK1 稳定和激活，并抑制 OA 诱导的 ATF4 表达。利用 CRISPR-Cas9 敲除 EIF2AK1 后，也得到了类似结果，且明确了 OA 诱导的 EIF2AK1 水平降低与 PINK1 无关。
- DELE1-EIF2AK1 信号转导负调控 PINK1：敲低 DELE1 后，发现其对 PINK1 稳定和激活的影响与敲低 EIF2AK1 相似，均能降低 ATF4 水平，表明 DELE1-EIF2AK1-ISR 信号转导在负调控线粒体损伤诱导的 PINK1 激活中起重要作用。
- 线粒体损伤诱导应激下 EIF2AK1 敲低细胞中 PINK1 的转录和翻译上调：通过 RT-PCR 实验发现，线粒体损伤时 PINK1 mRNA 水平本无显著变化，但 EIF2AK1 敲低后，经 OA 诱导，PINK1 mRNA 显著上调。转录抑制剂处理可阻止这一上调，且蛋白质翻译抑制剂也会影响 PINK1 稳定，说明 EIF2AK1 敲低可介导 PINK1 mRNA 的转录上调和翻译。
- ISRIB 对 ISR 的化学抑制作用上调 PINK1 对线粒体损伤的稳定和激活反应：ISRIB 作为 ISR 抑制剂，能拮抗 eIF2α 磷酸化。实验表明，ISRIB 可增强 PINK1 稳定和激活，抑制 ATF4 表达，且该作用在细胞受到线粒体应激时才会出现，在健康细胞中无影响。
- ISR 的遗传或化学抑制增强 PINK1 依赖的线粒体自噬：利用 mito-QC 检测发现，敲低 EIF2AK1 或用 ISRIB 处理，可增强 OA 诱导的 PINK1-Parkin 依赖的线粒体自噬，但对 DFP 诱导的线粒体自噬无影响，说明 ISR 通路特异性负调控 OA 诱导的线粒体自噬。
研究结论和讨论部分指出，通过无偏 siRNA 全 Ser/Thr 激酶组筛选，确定了 EIF2AK1/HRI 是 PINK1 依赖信号的负调控因子。在多种细胞系中，敲低 EIF2AK1 或其激活剂 DELE1，以及使用 ISRIB，均能增强 PINK1 稳定、激活和线粒体自噬。这一发现完善了对 PINK1-Parkin 线粒体自噬通路的认识，揭示了 ISR 通路与 PINK1 信号的负向相互作用机制。不过，目前对于 PINK1 转录受 ATF4 调控的具体机制尚不清楚，未来还需在更接近 PD 的细胞模型和动物模型中进一步研究，评估 EIF2AK1 和 ISR 对体内 PINK1-Parkin 依赖信号和线粒体自噬的调控作用，以确定抑制 ISR 信号是否能成为治疗 PD 的有效策略。但无论如何，该研究为帕金森病的治疗研究提供了新的思路和潜在靶点，具有重要的科学意义和临床应用价值。
