探究腦指蛋白Znf179的E3泛素連接酉每活性以及對TDP-43病理蛋白的影響(3/3)

實驗動機: Znf179是一個高度表現在腦部的環指蛋白，對神經分化扮演極為重要的角色。其表現量會隨著腦部的發育而逐漸增加，並且在成鼠腦部中Znf179仍維持高度表現量。然而在肌萎縮側索硬化症（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）老鼠的運動神經元中Znf179基因的表現量明顯降低，顯示Znf179可能參與在此類神經退化性疾病的病理調控機制，然而目前對於Znf179蛋白的分子作用仍不清楚。已知Znf179蛋白N端帶有一個C3HC4的環指結構，而許多帶有此結構的蛋白則被發現具有E3泛素連接酶(ubiquitin ligase)的活性，因此在本研究中我們將證實Znf179是否具有E3泛素連接酶活性，並進一步探討Znf179可能參與肌萎縮側索硬化症的機制。 初步結果: 我們首度發現Znf179具有E3泛素連接酶的活性，同時也具有許多E3泛素連接酶具備的自我泛素化(autoubiquitylation)特性。此外，我們的結果也發現Znf179會透過調控19/20S蛋白質體酶(proteasome)的單元蛋白表現量來增加蛋白質體酶的活性。為了進一步找出Znf179 E3泛素連接酶可能的受質(substrate)，我們利用免疫沉澱實驗將Znf179及與其相結合的蛋白複合體分離出來並利用質譜儀進行分析，結果顯示TDP-43是Znf179的受體之一，Znf179會與TDP-43相互結合並對TDP-43作泛素化修飾。已知TDP-43蛋白是肌萎縮側索硬化症及前顳額葉失智症（frontotemporal lobar degeneration，FTLD）病人腦中不正常泛素化(ubiquitin (+))蛋白包涵體的主要成分，而在Znf179剔除的老鼠腦中，我們發現有明顯的點狀TDP-43包涵體(inclusion) 結構，顯示當Znf179剔除後，可能會影響TDP-43不正常堆積在細胞質，進而形成不溶性沉澱蛋白。 假設: 由我們所得到的初步結果推論，Znf179會對TDP-43進行泛素化的修飾並調控TDP-43受泛素蛋白質體酶或自噬溶酶體代謝的過程，進而影響TDP-43蛋白的穩定度。而缺少Znf179時，使得TDP-43無法被有效的泛素化，將造成TDP-43不正常堆積並形成不溶性沉澱蛋白，進而失去TDP-43在細胞中的正常功能。 目的: 為了確認Znf179的E3泛素連接酶活性以及它在TDP-43泛素化病理機制的影響，我們首先1.確認Znf179自體泛素化對其本身功能的調控以及對蛋白質體酶活性的影響。2.釐清Znf179對TDP-43泛素化的修飾，對於TDP-43的蛋白代謝、不溶性蛋白沉澱的形成、核質的分布以及對RNA stability/ exon skipping 等活性的調控是否有影響。3. 利用基因轉殖老鼠來進一步證實細胞實驗的結果，並觀察Znf179過度表現是否可改善FTLD/ALS-TDP-43轉殖鼠的致病過程及結果。 新穎性和應用性: 解開Znf179的E3泛素連接酶活性對病理TDP-43蛋白形成的影響，將有助於我們了解神經退化性疾病中TDP-43-UBI (+) 的病理機制，也提供神經退化性疾病前顳額葉退化症以及肌萎縮側索硬化症有效的治療發展策略。