Ho, Dong Hwan;Nam, Daleum;Seo, Mi Kyoung;Park, Sung Woo;Son, Ilhong;Seol, Wongi
Biomedical Science Letters
/
v.25
no.2
/
pp.177-184
/
2019
Mutations in leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2) are the most common genetic cause of Parkinson's disease (PD). LRRK2 contains a functional kinase and GTPase domains. A pathogenic G2019S mutation that is the most prevalent among the LRRK2 mutations and is also found in sporadic cases, increases its kinase activity. Therefore, identification of LRRK2 kinase substrates and the development of kinase inhibitors are under intensive investigation to find PD therapeutics. Several recent studies have suggested members of Rab proteins, a branch of the GTPase superfamily, as LRRK2 kinase substrates. Rab proteins are key regulators of cellular vesicle trafficking. Among more than 60 members of human Rab proteins, Rab3, Rab5, Rab8, Rab10, Rab12, Rab29, Rab35, and Rab43 have been identified as LRRK2 kinase substrates. However, most studies have used human embryonic kidney (HEK) 293T cells overexpressing LRRK2/Rab proteins or murine embryonic fibroblast (MEF) cells which are not relevant to PD, rather than neuronal cells. In this study, we tested whether Rab proteins are phosphorylated by LRRK2 in astroglia in addition to neurons. Among the various Rab substrates, we tested phosphorylation of Rab10, because of the commercial availability and credibility of the phospho-Rab10 (pRab10) antibody, in combination with a specific LRRK2 kinase inhibitor. Based on the results of specific LRRK2 kinase inhibitor treatment, we concluded that LRRK2 phosphorylates Rab10 in the tested brain cells such as primary neurons, astrocytes and BV2 microglial cells.
Parkinson's disease (PD) is the second most common neurodegenerative disease, and 5-10% of the PD cases are genetically inherited as familial PD (FPD). LRRK2 (leucine-rich repeat kinase 2) was first reported in 2004 as a gene corresponding to PARK8, an autosomal gene whose dominant mutations cause familial PD. LRRK2 contains both active kinase and GTPase domains as well as protein-protein interaction motifs such as LRR (leucine-rich repeat) and WD40. Most pathogenic LRRK2 mutations are located in either the GTPase or kinase domain, implying important roles for the enzymatic activities in PD pathogenic mechanisms. In comparison to other PD causative genes such as parkin and PINK1, LRRK2 exhibits two important features. One is that LRRK2's mutations (especially the G2019S mutation) were observed in sporadic as well as familial PD patients. Another is that, among the various PD-causing genes, pathological characteristics observed in patients carrying LRRK2 mutations are the most similar to patients with sporadic PD. Because of these two observations, LRRK2 has been intensively investigated for its pathogenic mechanism (s) and as a target gene for PD therapeutics. In this review, the general biochemical and molecular features of LRRK2, the recent results of LRRK2 studies and LRRK2's therapeutic potential as a PD target gene will be discussed.
Kim, Hyejung;Ho, Dong Hwan;Son, Ilhong;Seol, Wongi
Journal of Life Science
/
v.28
no.2
/
pp.170-175
/
2018
Parkinson's disease (PD) is the most common movement disorder and the second most common neurodegenerative disease after Alzheimer's disease. Approximately 5~10% of PD patients are familial PD cases. Leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2) has been known to be a causal gene of PD when it is mutated. LRRK2 contains the functional kinase and GTPase domains as well as leucine-rich repeat (LRR) and WD40 domains that are known to play critical roles for protein-protein interaction, suggesting that LRRK2-interacting proteins are important regulators for PD pathogenesis. In an effort to identify proteins interacting with LRRK2, we carried out co-immunoprecipitation of LRRK2 antibody using extracts of NIH3T3 cells that express LRRK2 at a relatively high level. The mass spectrometry analysis of a precipitated band revealed that the co-precipitated band was methionyl-tRNA synthetase (MRS), an ancient enzyme that transfers methionin to its cognate tRNA. The interaction of MRS with LRRK2 was confirmed again by co-immunoprecipitation of endogenous proteins and GST pull-down assays. However, LRRK2 did not phosphorylate recombinant MRS protein in in vitro kinase assays, and over-expression of LRRK2 or MRS did not affect the stability of its partner protein. Our data indicate that LRRK2 interacts with but does not phosphorylate MRS, and the stability of each partner is not affected by the other.
Mutations in leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2) are the most common cause of familial Parkinson's disease (PD). As such, functions and dysfunctions of LRRK2 in PD have been the subject of extensive investigation. In addition to PD, increasing evidence is suggesting that LRRK2 is associated with a wide range of diseases. Genome-wide association studies have implicated LRRK2 in Crohn's disease (CD) and leprosy, and the carriers with pathogenic mutations of LRRK2 show increased risk to develop particular types of cancer. LRRK2 mutations are rarely found in Alzheimer's disease (AD), but LRRK2 might play a part in tauopathies. The association of LRRK2 with the pathogenesis of apparently unrelated diseases remains enigmatic, but it might be related to the yet unknown diverse functions of LRRK2. Here, we reviewed current knowledge on the link between LRRK2 and several diseases, including PD, AD, CD, leprosy, and cancer, and discussed the possibility of targeting LRRK2 in such diseases. [BMB Reports 2015; 48(5): 243-248]
Leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2) is known to play a crucial role in the pathophysiology of neurodegenerative disorders such as Parkinson's disease. LRRK2 is predominantly expressed in the lung as well as the brain. However, it is unclear whether LRRK2 expression correlates with the pathogenesis of lung squamous cell carcinoma (LUSC). This study analyzes the prognostic significance of LRRK2 in LUSC using the Kaplan-Meier plotter tool. High expression of LRRK2 is known to be associated with a bad prognosis in patients with LUSC. Patients with high LRRK2 expression, tumor mutational burden, high neoantigen load, and even gender correlation reportedly have the worse survival rates. In the gene expression profiling interactive analysis (GEPIA) database, the severity of pathogenesis in LUSC with high LRRK2 expression positively corresponds to a high expression of anti-inflammatory cytokines but not inflammatory cytokines. Similarly, the increased expression of interleukin (IL)10-related genes was shown to be significantly linked in LRRK2-high LUSC patients having a poor prognosis. Moreover, the tumor immune estimation resource (TIMER) database suggests that macrophages are one of the cellular sources of IL10 in LRRK2-high LUSC patients. Collectively, our results demonstrate that the postulated LRRK2-IL10 axis is a potential therapeutic target and prognostic biomarker for LUSC.
Leucine rich repeat kinase 2 (LRRK2) is a highly promising target for Parkinson's disease (PD) that affects millions of people worldwide. A three-dimensional quantitative structure-activity relationship (3D-QSAR) analysis was performed on a series of pyrrolopyrimidine-based selective LRRK2 kinase inhibitors. This study was performed to rationalize the structural requirements responsible for the inhibitory activity of these compounds. A reliable 3D-QSAR model was developed using comparative molecular field analysis (CoMFA) technique. The model produced statistically acceptable results with a cross-validated correlation coefficient ($q^2$) of 0.539 and a non-cross-validated correlation coefficient ($r^2$) of 0.871. Robustness of the model was further evaluated by bootstrapping and progressive scrambling analysis. This work could assist in designing more potent LRRK2 inhibitors.
Recently, decades of robust researches on degenerative brain disorder have been highlighted on the interactive connection of gut and brain. In terms of inflammatory cytokine production, others have shown that Nucleotide-Binding Oligomerization Domain Containing 2 (NOD2) is involved with Leucine-Rich Repeat Kinase 2 (LRRK2). HEK293T cells were transiently co-transfected with Myc-tagged LRRK2 and Flag-tagged NOD2 and then followed by co-immunoprecipitation assay. In this study, we provide the novel finding of physical protein-protein interaction between NOD2 and LRRK2. G2019S variant has shown stronger interactions against NOD2 than those of wild type LRRK2. In an axis of NOD2-LRRK2 communication, it is believed to pave a new way in the understanding of the bidirectional molecular mechanism of brain disorder, including Parkinson's disease into gut inflammatory disease, including Crohn's disease.
Parkinson disease (PD) is becoming one of the most neurodegenerative disorder worldwide. The deposited aggregates have been connected in the pathophysiology of PD, which are degraded either by ubiquitin-proteasomal system (UPS) or autophagy-lysosomal pathway (ALP). Leucin-rich repeat kinase 2 (LRRK2), one of the neurodegenerative proteins of PD is also stringently controlled by both UPS and ALP degradation as well. However, the polyubiquitination pattern of LRRK2 aggregates is largely unknown. Here, we found that K63-linked polyubiquitinations of G2019S mutant, most familial variant for PD, is highly enhanced compared to those of wild type LRRK2 (WT). In addition, in the presence of overexpressed p62/SQSTM-1, ubiquitination of LRRK2 WT or D1994A was reduced, whereas G2019S mutant was not diminished significantly. Therefore, we propose that degradation of G2019S via UPS is more involved with K63-linked ubiquitination than K48-linked ubiquitination, and overexpressed p62/SQSTM-1 does not enhance degradative effect on G2019S variant.
Hur, Eun-Mi;Jang, Eun-Hae;Jeong, Ga Ram;Lee, Byoung Dae
BMB Reports
/
v.52
no.9
/
pp.533-539
/
2019
Recent evidence from genetics, animal model systems and biochemical studies suggests that defects in membrane trafficking play an important part in the pathophysiology of Parkinson's disease (PD). Mutations in leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2) constitute the most frequent genetic cause of both familial and sporadic PD, and LRRK2 has been suggested as a druggable target for PD. Although the precise physiological function of LRRK2 remains largely unknown, mounting evidence suggests that LRRK2 controls membrane trafficking by interacting with key regulators of the endosomal-lysosomal pathway and synaptic recycling. In this review, we discuss the genetic, biochemical and functional links between LRRK2 and membrane trafficking. Understanding the mechanism by which LRRK2 influences such processes may contribute to the development of disease-modifying therapies for PD.
Park, Ji-Min;Ho, Dong-Hwan;Yun, Hye Jin;Kim, Hye-Jung;Lee, Chan Hong;Park, Sung Woo;Kim, Young Hoon;Son, Ilhong;Seol, Wongi
BMB Reports
/
v.46
no.9
/
pp.454-459
/
2013
LRRK2 (leucine-rich repeat kinase 2) has been identified as a gene corresponding to PARK8, an autosomal-dominant gene for familial Parkinson's disease (PD). LRRK2 pathogenic-specific mutants induce neurotoxicity and shorten neurites. To elucidate the mechanism underlying LRRK2 expression, we constructed the LRRK2-promoter-luciferase reporter and used it for promoter analysis. We found that the glucocorticoid receptor (GR) transactivated LRRK2 in a ligand-dependent manner. Using quantitative RT-PCR and Western analysis, we further showed that treatment with dexamethasone, a synthetic GR ligand, induced LRRK2 expression at both the transcriptional and translational levels, in dopaminergic MN9D cells. Dexamethasone treatment also increased expression of ${\alpha}$-synuclein, another PD causative gene, and enhanced transactivation of the ${\alpha}$-synuclein promoter-luciferase reporter. In addition, dexamethasone treatment to MN9D cells weakly induced cytotoxicity based on an LDH assay. Because glucocorticoid hormones are secreted in response to stress, our data suggest that stress might be a related factor in the pathogenesis of PD.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.