Ho, Dong Hwan;Nam, Daleum;Seo, Mi Kyoung;Park, Sung Woo;Son, Ilhong;Seol, Wongi
대한의생명과학회지
/
제25권2호
/
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.
파킨슨병은 두번째로 많이 발병하는 퇴행성 신경질환이며 약 5-10%는 유전된다. Leucine-rich repeat kinase 2(LRRK2)는 그 돌연변이의 일부가 파킨슨병을 일으키는 유전자이다. LRRK2에는 인산화효소와 GTPase 기능이 있는 도메인과 함께 단백질 상호작용에 관여하는 Leucine-rich repeat (LRR), WD40 도메인이 존재하여, LRRK2와 상호작용하는 단백질이 파킨슨병 발병에 중요한 역할을 함을 암시한다. 우리는 이러한 LRRK2와 상호작용하는 단백질을 규명하여 그 단백질의 세포내 기능을 통해 역으로 LRRK2의 기능을 밝히고자 하였다. NIH3T3 세포 용해물을 LRRK2 항체와 IgG로 각각 면역침강하여 LRRK2 항체 침강반응에서만 특이적으로 나타나는 단백질 밴드를 질량 분석한 결과, methionyl-tRNA synthetase (MRS)로 나타났다. LRRK2와 MRS의 상호작용은 면역침강반응과 GST-pull down assay를 통해 확인됐다. 병을 유발하는, LRRK2의 돌연변이인 G2019S가 인산화효소 활성을 증가시키므로 LRRK2가 MRS를 인산화하는 지를 조사한 결과, LRRK2재조합단백질은 MRS 단백질을 인산화 하지 않았다. 또한 이들 두 단백질의 각각의 양 증가가 상대 단백질의 양 증가, 즉 안정성에 영향을 미치는 지를 조사하였으나 안정성의 변화를 관찰하지 못하였다. 결론적으로, MRS는 LRRK2와 상호작용을 하지만 LRRK2 인산화효소의 기질은 아니다.
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)는 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환의 병태생리학적인 측면에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있고 주로 뇌뿐만 아니라 폐에서도 발현된다. 그러나 LRRK2 발현이 폐 편평세포암(lung squamous cell carcinoma, LUSC)과 같은 일반적인 폐암의 아형과 병인성이 있는지는 불분명하다. 본 연구에서는 Kaplan Meier 플로터 생물정보학 온라인 도구를 사용하여 폐 편평세포암종 내에서 LRRK2와의 예후 진단가치를 분석하였다. 폐 편평세포암종 환자는 LRRK2의 발현이 높아지면 더 나쁜 예후를 나타낸다고 알려져 왔다. LRRK2 발현이 높은 환자의 경우 종양 돌연변이 부담, 높은 신항원부하, 더 나쁜 생존율, 성별과 상관관계를 보였다. 더욱이, gene expression profiling interactive analysis 데이터분석에서 높은 LRRK2 발현을 가진 환자에서의 심각한 증상은 항염증성 사이토카인(예, IL-4, IL-10)의 높은 발현에 양의 상관관계를 보였지만 염증성 사이토카인은 상관성이 없었다. 이러한 결과에서 IL-10관련 유전자의 높은 발현은 더 나쁜 예후를 보이는 LRRK2-high 환자들에서 유의미하게 연관성을 보였다. 또한, tumor immunity estimation resource 데이터는 큰포식세포가 LRRK2-high LUSC환자에서 IL-10의 기원세포 중 하나임을 보여주었다. 본 연구를 통해 결과적으로 LRRK2-IL10 축의 가설이 LUSC 환자의 잠재적이 치료 표적과 예후 바이오 마커일 수 있음을 보여주었다.
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
/
제52권9호
/
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
/
제46권9호
/
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.