PRKN基因外显子2纯合缺失导致的帕金森病发病延迟机制：替代翻译启动产生的截短型Parkin（ParkinΔ1–79）残留功能及其治疗靶点意义

《Annals of Neurology》：Alternative Translation Initiation in PRKN Delays the Onset of Parkinson's Disease and Offers a Therapeutic Target

这篇研究论文聚焦于常染色体隐性帕金森病（PARK-PRKN）中一个特殊基因型——PRKN基因外显子2纯合缺失（PRKNdelEx2）携带者。研究发现，这类患者相比其他PRKN致病变异携带者，发病年龄（AAO）显著延迟。机制上，缺失导致蛋白质内部翻译起始位点（iTIS）更靠近5'端，从而提升了截短型Parkin蛋白（ParkinΔ1–79）的表达水平。该截短蛋白保留了部分泛素连接酶活性，且其功能可被小分子调节剂BIO-2007817增强。研究不仅为特定基因型患者的延迟发病提供了分子解释，也为基于基因型的个体化治疗策略（如使用Parkin激活剂）提供了理论依据和潜在靶点。

　　

研究方法与样本描述

本研究首先对来自国际帕金森病与运动障碍学会基因数据库（MDSGene）等多个来源的帕金森病患者数据进行了汇总分析。共纳入了512名PARK-PRKN患者，其中26名为PRKN外显子2纯合缺失（PRKN^delEx2）携带者，其余485名为携带其他PRKN致病变异的患者。通过倾向性评分匹配等方法，研究人员比较了这两组患者的发病年龄。同时，研究利用患者来源的人诱导多能干细胞（hiPSC）分化的中脑多巴胺能神经元（iDN）、小分子神经前体细胞（smNPC）、成纤维细胞以及经过基因编辑的细胞系（如PRKN敲除的神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y）等多种体外模型，结合生物信息学预测，深入探究了其背后的分子机制。

PRKN外显子2纯合缺失携带者发病显著延迟

统计分析显示，携带PRKN外显子2纯合缺失的患者，其发病年龄中位数显著晚于携带其他PRKN致病变异的患者。线性回归模型预测，PRKN^delEx2携带者的发病年龄平均延迟约13.22年。此外，Cox比例风险模型估计，这些携带者的发病风险比降低了64%。值得注意的是，位于内部翻译起始位点（iTIS，位于c.238）上游的其他PRKN变异（无论是单等位基因还是双等位基因携带）均未显示出与发病年龄延迟的关联，这表明外显子2缺失具有独特的效应。

替代翻译启动产生功能性截短蛋白Parkin^Δ1–79

PRKN基因编码Parkin RBR E3泛素蛋白连接酶。研究发现，在PRKN野生型等位基因中，除了主要表达的全长Parkin蛋白外，也会从外显子3的内部翻译起始位点（iTIS）翻译产生一个N端缺失了1-79个氨基酸的截短型蛋白，即Parkin^Δ1–79。在PRKN^delEx2等位基因中，由于外显子2缺失，导致内部翻译起始位点更靠近mRNA的5'端。生物信息学预测（TIS Transformer）支持这一变化会显著提高从该位点启动翻译的效率（概率得分0.96），从而使得PRKN^delEx2携带者细胞中Parkin^Δ1–79的表达水平升高。

截短型Parkin^Δ1–79具有残留活性并参与线粒体自噬

在PRKN敲除的SH-SY5Y细胞中过表达PRKN^delEx2或直接表达Parkin^Δ1–79（PRKN^c.1–237del）的构建体，结果显示这些截短蛋白仍保留约60-67%的泛素连接酶活性（以MFN2泛素化效率衡量）。在患者来源的成纤维细胞中进行的线粒体靶向mKeima（mt-mKeima）检测也证实，过表达PRKN^delEx2能够部分恢复受损线粒体的清除（线粒体自噬）。

更重要的是，在来自一名无症状的86岁PRKN^delEx2纯合携带者的hiPSC分化而来的中脑多巴胺能神经元中，研究人员检测到了内源性的Parkin^Δ1–79表达。细胞分级实验证明，在缬氨霉素诱导的线粒体去极化后，内源性Parkin^Δ1–79能够部分转位到线粒体上。与携带其他PRKN外显子缺失（如下游的外显子3或7缺失）的神经元相比，PRKN^delEx2神经元的MFN2泛素化效率和线粒体自噬标志物GRP75的清除能力均更高，这直接证明了内源性Parkin^Δ1–79具有残留的生物学功能。

小分子调节剂BIO-2007817可增强Parkin^Δ1–79活性

先前研究表明，四氢吡唑并吡嗪（THPP）类小分子变构调节剂可以激活缺乏Ubl结构域的Parkin变体。本研究测试了这类化合物之一BIO-2007817对患者神经元的影响。结果显示，在使用200 μM或药理相关浓度2.5 μM的BIO-2007817预处理后，PRKN^delEx2携带者神经元中Parkin^Δ1–79的泛素连接酶活性得到显著增强。然而，在表达全长Parkin的健康对照神经元中，BIO-2007817处理反而抑制了其活性。这表明该调节剂对全长Parkin和截短的Parkin^Δ1–79具有相反的作用，突显了基于PRKN基因型进行严格患者分层对于未来治疗的重要性。

讨论与意义

这项转化研究首次将PRKN外显子2纯合缺失患者较晚的发病年龄，与体内升高的、具有部分活性的截短型Parkin^Δ1–79水平联系起来。残留的Parkin^Δ1–79功能为这一特定患者亚群的疾病进展提供了分子层面的解释。

研究发现具有多重意义：首先，它揭示了PRKN^delEx2变异与其他PRKN变异之间明确的基因型-表型关联，为携带此类变异的患者提供了更精确的遗传咨询和预后信息。其次，研究证实了内源性Parkin^Δ1–79的残留功能，并首次在患者来源的神经元模型中证明其活性可被小分子药物增强，这为开发针对携带特定PRKN变异（上游iTIS变异）患者的个性化治疗策略提供了直接依据。最后，研究结果对PRKN基因功能研究和基因敲除策略提出了重要警示：在进行旨在实现完全功能丧失的实验时，必须考虑到截短型Parkin^Δ1–79可能存在的残留活性，以免混淆实验结果。

总而言之，该研究不仅深化了对Parkin蛋白功能和帕金森病发病机制的理解，更重要的是，它为一部分帕金森病患者指明了潜在的精准治疗方向，即利用能够特异性增强截短型Parkin活性的小分子药物进行治疗。未来研究需要进一步探索如何提升Parkin^Δ1–79的表达及其对THPP类化合物的反应性，并阐明该蛋白水平差异如何影响PRKN^delEx2携带者内部广泛的发病年龄范围。