Nitration of Microtubules Blocks Axonal Mitochondrial Transport in a Human Pluripotent Stem Cell Model of Parkinson's Disease
Notice bibliographique
Résumé
Introduction Neuronal loss in Parkinson's disease (PD) is associated with both accumulation of aggregated α‐synuclein (α‐syn) and impaired mitochondrial function in dopaminergic neurons of the substantia nigra. These impairments are closely associated with the accumulation of reactive nitrogen species (RNS) such as nitric oxide and peroxynitrite. Moreover, exposure to mitochondrial toxins, such as the agrochemicals paraquat, maneb and rotenone, are associated with at least a 2.5‐fold increased risk of PD. Further, in patients with a familial mutation in the α‐syn gene ( eg. SNCA ‐A53T), agrochemical exposure correlates with disease onset at an earlier age. While a mechanistic link between α‐syn aggregation and mitochondrial dysfunction has been difficult to ascertain, events seem to center on RNS generation. We thus explore a “two‐hit” hypothesis whereby an α‐syn mutation makes neurons susceptible to mitochondrial dysfunction following agrochemical exposure. Approach Using patient derived induced pluripotent stem cells harbouring the SNCA‐ A53T mutation and genetically corrected ( SNCA ‐Corr) isogenic controls, we tested whether there exists a gene‐by‐environment interaction in PD neurons that results in defective mitochondrial transport. Stem cells were transformed to stably express a mitochondria‐targeted DSRed fluorophore, allowing for live imaging of mitochondrial dynamics. Cells were then differentiated to dopaminergic neurons using a differentiation paradigm that mirrors floor plate development. Subsequently, neurons were exposed to agrochemicals at levels below EPA‐reported lowest observable effect levels (LOEL). Results Although there was no observable difference in the percentage of motile mitochondria between SNCA ‐A53T and SNCA ‐Corr neurons under basal conditions, agrochemical exposure impaired anterograde mitochondrial transport specifically in SNCA ‐A53T neurons. We further demonstrate that agrochemical exposure resulted in increased RNS production in SNCA ‐A53T neurons, leading to nitration of microtubules in SNCA ‐A53T neurons. This modification inhibited KIF5, an important member of the anterograde mitochondrial transport complex, from associating with microtubules. This impairment was rescued by blocking RNS accumulation with the nitric oxide synthase inhibitor, l ‐NAME. Significance Collectively, our results are the first to demonstrate a gene‐by‐environment interaction in PD whereby agrochemical exposure selectively triggers a deficit in mitochondrial transport in PD patient‐derived neurons harboring the SNCA ‐A53T mutation. Support or Funding Information This work was supported in part by the Parkinson Society of Canada (2014‐685 to SDR), the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (RG060805 to SDR) and an Ontario Graduate Scholarship to MGS. This abstract is from the Experimental Biology 2018 Meeting. There is no full text article associated with this abstract published in The FASEB Journal .
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».