中文摘要：

通过第一期国家自然科学基金的支持，我们已证实Fig4的缺失会导致一种临床表型类似于肌萎缩侧索硬化症 (ALS)，出现严重的运动神经元退行性变。我们也发现，Fig4的缺失可产生不正常的溶酶体储积并伴随过量的蛋白堆积来影响运动神经元。而且，我们的研究结果显示，在脊髓损伤或神经元老化时，运动神经元出现类似的溶酶体过量储积。这些新发现促使我们形成以下的假设，并试图在本项目验证它们1. 检验Fig4功能丢失导致溶酶体蛋白胞内运输异常，从而促成异常溶酶体储积和神经变性；2. 检验重复神经轻度损伤加速溶酶体的储积；3. 检测重复轻度损伤改变Fig4蛋白复合体的表达这一假设。因此，本研究扩展了Fig4/PI3,5P2信号通路在ALS、神经损伤、衰老以及其它神经退行性疾病中的作用。

结论摘要：

在本项基金的最后一年，我们对FIG4调节溶酶体膜运输的机制进行了更深入的研究。FIG4是一个磷酸酶，它能特异性的水解磷脂酰肌醇-3,5-二磷酸(PI3,5P2)的5位磷酸基团。然而，FIG4功能缺失后反而使得PI3,5P2的水平下降，这很可能是由于FIG4的主要作用是参与形成PI3,5P2合成酶复合体。所有的FIG4缺失导致的疾病都有一个共同的特征即溶酶体蓄积和神经细胞变性。FIG4基因敲除小鼠很好的复制了人类FIG4缺陷的病理表现。为了解释溶酶体的蓄积，我们提出假设: FIG4缺失后溶酶体出现分裂障碍，并对这一假设进行了测试。我们在前人发表的技术方法基础上加以改进，建立了一种以流式细胞仪为基础能快速定量溶酶体大小的技术。通过此项技术，我们发现FIG4基因缺失细胞出现了溶酶体分裂障碍，但溶酶体融合正常。而且我们还发现，Fig4-/-细胞溶酶体的增大与溶酶体内Ca2+浓度大幅度升高有关。溶酶体膜上的Ca2+通道transient receptor potential cation channel, mucolipin subfamily, member 1(TRPML1)控制溶酶体内Ca2+外流，而PI3,5P2正是TRPML1通道的内源性激活配体。考虑到PI3,5P2水平在Fig4-/-细胞内的不足，我们应用外源性TRPML1激活物ML-SA1重新激活Fig4-/-细胞的TRPML1通道，结果降低了溶酶体内Ca2+水平，并缓解了溶酶体的贮积。我们进一步发现，溶酶体内Ca2+外流受阻会下调动力蛋白-1 (dynamin-1)的表达，而动力蛋白-1的作用是剪切细胞内器膜分裂过程形成的小囊泡。综上所述，本研究揭示了一个新颖的机制TRPML1通道的失活阻碍了溶酶体内Ca2+外流，导致了参与囊泡分裂活动的dynamin-1水平的下调。这些发现为缓解细胞内溶酶体蓄积提供了分子靶点。