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Calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase exacerbates mitochondrial calcium uniporter-related mitochondrial calcium overload by phosphorylating α-synuclein in Parkinson’s disease

生物 细胞生物学 Uniporter公司 蛋白激酶A 线粒体 钙调蛋白 磷酸化 生物化学 化学 胞浆 有机化学
作者
Qingxi Zhang,Yin Huang,Anbiao Wu,Qingrui Duan,HE Pei-kun,Haifeng Huang,Yuyuan Gao,Kun Nie,Qicai Liu,Lijuan Wang
出处
期刊:The International Journal of Biochemistry & Cell Biology [Elsevier BV]
卷期号:157: 106385-106385 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.biocel.2023.106385
摘要

α-Synuclein phosphorylation and mitochondrial calcium homeostasis are important mechanisms underlying mitochondrial dysfunction in Parkinson’s disease, but the network regulating these mechanisms remains unclear. We identified the role of key phosphokinases and the pathological effects of α-synuclein phosphorylation on mitochondrial calcium influx and mitochondrial function in Parkinson’s disease. The function of the key phosphokinase, calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase, was investigated through loss- and gain-of-function experiments using a cell model of Parkinson’s disease. The regulation of mitochondrial calcium uniporter-mediated mitochondrial calcium influx by calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase was explored using a cellular model of Parkinson’s disease. Coimmunoprecipitation experiments and α-synuclein mutation were used to explore the mechanism through which calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase regulates mitochondrial calcium uniporter-mediated mitochondrial calcium influx and exacerbates mitochondrial damage in Parkinson’s disease. Here, we show the pathogenic role of calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase in Parkinson’s disease progression. Calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase phosphorylated α-synuclein to activate mitochondrial calcium uniporter and thus increase mitochondrial calcium influx, and these effects were blocked by α-synuclein S129A mutant expression. Furthermore, the calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase inhibitor CASK-IN-1 exerted neuroprotective effects in Parkinson’s disease. Collectively, our results suggest that calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase phosphorylates α-synuclein to activate the mitochondrial calcium uniporter and thereby causes mitochondrial calcium overload and mitochondrial damage in Parkinson’s disease. We elucidated a new role of calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase in Parkinson’s disease and revealed the potential therapeutic value of targeting calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase in Parkinson’s disease treatment.
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