α-突触核蛋白DOPA化修饰通过促进寡聚体形成加剧黑质多巴胺能神经元退行性病变

【编辑推荐】帕金森病(PD)中多巴胺能神经元选择性退变的机制尚未阐明。日本大阪都市大学团队发现酪氨酸羟化酶(TH)介导的α-突触核蛋白(αSyn)第136位酪氨酸DOPA化修饰(αSynY136DOPA)可促进毒性寡聚体形成。通过黑质内注射模型证实，该修饰较未修饰αSyn更显著诱发进行性神经元丢失、轴突退变和小胶质细胞激活，为PD特异性病理机制提供新见解。

　　

在探索帕金森病发病机制的科学征程中，一个长期困扰研究人员的核心谜团是：为何广泛分布于脑区的α-突触核蛋白(α-synuclein, αSyn)异常聚集会选择性攻击黑质(substantia nigra, SN)的多巴胺能(dopaminergic, DAergic)神经元？这个问题的答案可能隐藏在这种蛋白质独特的化学修饰中。日本大阪都市大学研究生院医学研究科神经病学系的研究团队在《Neuroscience Letters》发表的研究，揭示了酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase, TH)介导的αSyn DOPA化修饰(DOPAnization)如何成为推动帕金森病病理进程的关键分子开关。

研究团队前期工作已发现，在帕金森病患者脑中，TH能将αSyn第136位酪氨酸转化为二羟基苯丙氨酸(dihydroxyphenylalanine, DOPA)，形成αSynY₁₃₆DOPA修饰。这种特殊修饰在体外实验中显示出促进αSyn寡聚体形成和增强神经毒性的特性。然而，这种修饰是否在活体动物中真正导致多巴胺能神经元的进行性死亡，仍是悬而未决的关键问题。

为解答这个问题，研究人员采用重组蛋白技术制备了DOPA化修饰的αSyn寡聚体，通过立体定位注射技术将其精准递送至小鼠黑质区。研究主要运用了蛋白质体外聚合技术、高效液相色谱纯化、免疫组织化学定量分析等方法，系统评估了不同时间点神经元存活、轴突完整性及神经炎症等指标。

研究结果部分首先揭示：聚合物αSynY₁₃₆DOPA较未修饰αSynWT诱发更严重的进行性神经元丢失。通过TH免疫染色定量显示，注射24周后αSynY₁₃₆DOPA组黑质神经元存活率仅为对照侧的50%，显著低于αSynWT组的87%。电子显微镜分析证实DOPA化修饰使αSyn更易形成小分子量寡聚体而非大纤维。

在轴突退变方面，研究发现αSynY₁₃₆DOPA导致更显著的纹状体投射纤维丢失。TH阳性纤维密度定量显示，注射24周后修饰组纹状体投射密度降至对照侧的55%，而未修饰组保持88%。这种轴突退变与神经元死亡呈现显著时序相关性。

特别值得注意的是，αSynY₁₃₆DOPA诱导了小胶质细胞持续激活。在神经元明显死亡前的第6周，修饰组Iba1阳性小胶质细胞活化面积就已显著增加，这种神经炎症反应持续至24周。相比之下，单体形式的αSynY₁₃₆DOPA既未引起明显神经元丢失，也未诱发强烈的小胶质细胞反应，提示寡聚体结构对神经毒性的关键作用。

在讨论环节，作者指出DOPA化修饰通过增加Tyr₁₃₆亲水性改变αSyn聚集特性，这与已知的Ser¹²⁹磷酸化、C端截短等翻译后修饰的病理效应形成对比。这种修饰的特异性在于：TH仅在多巴胺能神经元、蓝斑核等帕金森病易损脑区高表达，这为解释病理选择性提供了分子基础。研究还提出，αSynY₁₃₆DOPA可能通过干扰突触小泡运输、SNARE复合体功能等机制直接损害突触功能。

这项研究的突破性意义在于：首次在体证实DOPA化修饰通过双重机制——直接神经毒性和持续神经炎症——推动帕金胺能神经元进行性死亡。不仅为帕金森病特异性病理机制提供新解释，更提示阻断αSyn-TH相互作用的药物可能成为选择性干预DOPA化修饰而不影响多巴胺合成的治疗新策略。正如通讯作者Shinji Hirotsune教授强调的，这项发现为开发针对αSyn相关疾病的精准治疗开辟了新途径。