文章标题：PDCD4 triggers α-synuclein accumulation and motor deficits via co-suppressing TFE3 and TFEB translation in a model of Parkinson’s disease
发表期刊：npj Parkinson's Disease (IF 6.7)
合作客户：山东大学张利宁/李艳教授研究团队
01 研究背景
帕金森病（PD）是全球第二常见的进行性神经退行性疾病，其特征是黑质中多巴胺能神经元的选择性丧失，以及由异常α-突触核蛋白（α-SYN）聚集体组成的神经元路易小体的发育。研究表明，过量的α-SYN可被功能正常的自噬和溶酶体途径清除从而减轻PD症状，已知转录因子TFE3和TFEB作为溶酶体生物发生和自噬的主要调节因子，具有增强α-SYN降解以预防PD的特点，然而TFE3和TFEB在PD发病过程中是如何调控的仍不清楚。
02研究方法与结果
1、PDCD4受不同PD诱导应激源响应性上调，导致细胞α-SYN积累
以往研究表明PDCD4可以抑制整体TFEB水平以减少溶酶体的生物发生，对于PDCD4是否参与溶酶体功能障碍相关PD的发病机制，研究团队分别进行了体内外验证。一方面用α-SYN纤维（PFFs）处理SH-SY5Y和BV2细胞，显著诱导PDCD4积累，并增加α-SYN丝氨酸129位点的磷酸化水平；另一方面用AAV9-α-syn诱导PD小鼠模型，发现纹状体内源性PDCD4水平、p-α-SYN和α-SYN总量均显著增加。这些结果表明PDCD4在体内和体外均出现了响应性上调。在不同类型的神经细胞中，下调PDCD4的表达显著降低了PFFs处理引起的p-α-SYN和α-SYN水平，相反过表达PDCD4可以剂量依赖的方式显著诱导α-SYN积累。综上所述，PDCD4在PD小鼠中响应性升高，其水平与α-SYN异常聚集正相关，提示PDCD4可能是通过促进α-SYN异常聚集诱导PD发病的危险蛋白。
研究人员使用PDCD4敲除小鼠和在PDCD4敲除小鼠纹状体中重新表达AAV9-PDCD4进一步证实PDCD4是一种PD危险分子，其缺乏促进了异常α-SYN的清除，从而阻止了PD的发病和发展。
PDCD4与细胞α-SYN积累呈正相关
2、PDCD4促进PD发展的作用依赖于其对TFE3和TFEB表达的抑制
接下来，研究团队进一步探索了PD发病过程中PDCD4调控α-SYN聚集的机制。先前的研究报道溶酶体功能和自噬是α-SYN降解的主要原因，PDCD4可以抑制巨噬细胞或MEF细胞中溶酶体关键转录因子TFEB的水平，从而减少溶酶体的生物发生。研究人员检测发现PD小鼠纹状体中TFE3、TFEB（参与PD的TFEB同一亚家族成员）、CTSD（溶酶体酶）水平的降低在PDCD4缺乏的情况下显著逆转，相反，PD小鼠纹状体中PDCD4的重新表达消除了上述反应，提示PDCD4负性调控TFE3和TFEB。随后，向PDCD4缺陷PD小鼠纹状体注射AAV9-siTFE3和AAV9-siTFEB，发现二者的下调消除了PDCD4缺陷导致的PD小鼠行为缺陷的改善，同时PDCD4缺陷对TH(+)神经元损失的挽救以及p-α-SYN和α-SYN清除的增强也被消除；此外，CTSD的过表达逆转了PDCD4过表达引起的α-SYN积累，表明PDCD4缺乏介导的α-SYN降解的促进依赖于TFE3/TFEB-CTSD轴的升高。以上数据说明PDCD4在PD发展中的促进作用取决于其对TFE3和TFEB表达的抑制。
TFE3和TFEB是PDCD4促进PD发展所必需的
3、外周给药具有血脑屏障穿透性的RVG-sipdcd4可显著改善PD症状
最后，研究团队探索了用特异性siRNA沉默PDCD4以治疗PD的可能性。为了使sipdcd4外周给药穿过血脑屏障进入大脑，研究人员对sipdcd4进行了穿透血脑屏障的RVG多肽修饰(RVG-sipdcd4)，并研究了其治疗PD的效果。首先，观察到RVG-sipdcd4能够有效下调PDCD4的表达，从而上调SH-SY5Y和BV2细胞中TFE3、TFEB和CTSD的水平，同时也显著降低了p-α-SYN和α-SYN的积累。接着，腹腔注射RVG-sipdcd4来评估其对PD小鼠的作用，正如预期的那样，RVG-sipdcd4治疗显著改善了PD小鼠的PD相关运动功能障碍，并逆转了TFE3/TFEB和CTSD的降低，减少了纹状体中p-α-SYN和α-SYN的异常积聚，SNc中DA神经元的丢失也得到了很大程度的恢复。此外，评估发现外周给药RVG-sipdcd4对小鼠无明显副作用，提示RVG-sipdcd4将是一种有前景的PD治疗药物。
RVG-sipdcd4显著改善PD症状
03 实验结论
本研究发现PDCD4是一种新的PD风险蛋白，通过共同抑制TFE3和TFEB来调节α-突触核蛋白神经退行性变。此外，研究团队还进一步提供了一种针对PDCD4的潜在小RNA药物，通过外周给药RVG-sipdcd4可显著改善帕金森病症状，且无明显副作用，提示RVG-sipdcd4可能是一种有前景的PD治疗药物。