YOD1通过去泛素化PKM2调控帕金森病多巴胺神经元氧化损伤的分子机制

（编辑推荐）本研究揭示去泛素化酶YOD1在帕金森病(PD)中的关键作用：通过特异性去除PKM2蛋白K63连接泛素链，抑制其四聚体向二聚体转化，阻断核转位激活的Nrf2抗氧化通路，最终加剧多巴胺神经元氧化损伤。该发现为PD治疗提供了全新靶点——YOD1-PKM2-Nrf2轴。

　　

Abstract

帕金森病(PD)作为第二常见的神经退行性疾病，其特征是黑质多巴胺能神经元退化。本研究首次阐明去泛素化酶YOD1通过调控PKM2泛素化状态影响PD进程的分子机制。通过GEO数据库分析和Western blot验证，发现YOD1在PD患者和6-OHDA诱导的小鼠模型中显著上调。

Methods

研究采用6-OHDA急性PD模型和A53T α-突触核蛋白转基因慢性模型，结合YOD1基因敲除(YOD1KO)小鼠。通过开放场实验、游泳测试和爬杆实验评估运动功能，采用免疫荧光(IF)和LC-MS/MS分析YOD1-PKM2相互作用。细胞实验使用PC12细胞系，通过MTT、流式细胞术和Co-IP等技术验证分子机制。

Results

关键发现包括：

1. 表达特征：YOD1在PD模型的黑质区特异性高表达，主要定位于TH⁺多巴胺神经元

2. 表型改善：YOD1KO显著改善6-OHDA诱导的运动障碍（开放场移动距离增加47%，p<0.01），并减少神经元凋亡（Bcl-2/Bax比值提升2.1倍）

3. 分子机制：

   • YOD1直接结合PKM2的C2H2锌指结构域(aa 313-337)

   • 特异性去除PKM2的K63连接泛素链（非K48链）

   • 促进PKM2四聚体形成（降低二聚体核转位率63%）

   • 抑制Nrf2介导的HO-1/NQO1抗氧化基因表达

Discussion

研究创新性在于：

1. 揭示YOD1-PKM2-Nrf2轴是PD氧化损伤的核心调控通路

2. 首次报道YOD1对PKM2构象调控的精确机制（K63特异性去泛素化）

3. 提出靶向YOD1催化结构域的治疗策略可能避免影响PKM2代谢功能

实验亮点

• 双模型验证：在6-OHDA急性损伤和A53T慢性模型中均观察到YOD1缺失的神经保护作用

• 动态监测：通过天然PAGE凝胶首次捕捉到PKM2四聚体/二聚体比例变化

• 临床关联：GSE43490数据集显示PD患者黑质YOD1 mRNA水平较对照升高2.3倍（p=0.008）

该研究为开发选择性YOD1抑制剂提供了理论依据，未来研究可聚焦于：

1. YOD1催化口袋的小分子抑制剂设计

2. PKM2二聚体核转位的动态示踪技术

3. 该通路与α-突触核蛋白病理的交叉调控