近年来多篇文献报道帕金森氏病(Parkinson’s diseases,PD)相关基因如Vps35、LRRK2的突变以及Rab29的低表达通过干扰亚细胞“内体-TGN”的逆膜运输(retrograde trafficking)而参与家族性PD的发病机制,但由这些基因突变调节并在多巴胺能神经元内起特异功能的涉及逆膜运输异常的靶蛋白鲜有研究。囊泡单胺转运蛋白2(Vesicularmonoamine transporter2,VMAT2)特异性的在单胺类神经元如多巴胺能神经元中表达并定位于神经分泌囊泡上而介导多巴胺的储存及释放,同时因其抗神经毒MPP+的作用对多巴胺能神经元起到重要的神经保护作用。已有大量文献报道由VMAT2介导的神经保护功能受损与PD发病中多巴胺能神经元的退行性病理过程密切相关。我们实验室研究发现VMAT2的膜运输及神经分泌囊泡定位受逆膜运输的调控,因此我们提出假说,受逆膜运输调控的VMAT2可能作为受PD突变基因干扰的特异性靶蛋白而在PD发病中起关键作用。本课题通过生化以及细胞生物学的研究方法,验证了 VMAT2由细胞膜内吞后经逆膜运输分选通路,与神经囊泡重新定位而发挥递质转运功能;更重要的是,本课题研究发现VMAT2作为PD基因Vps35、LRRK2和Rab29的靶蛋白,由三者协同调节VMAT2的逆膜运输及囊泡定位;Vps35与LRRK2通过两条平行的通路相互独立地介导VMAT2的逆膜运输,其中LRRK2通过磷酸化调节Rab8参与调控VMAT2的逆膜运输和囊泡定位,而锚定在TGN上的Rab29作为Vps35与LRRK2共同的下游调节因子,参与VMAT2的逆膜运输调控;三个PD相关突变基因通过对VMAT2逆膜运输的异常调节,不仅降低VMAT2蛋白稳定性,而且干扰VMAT2在分泌囊泡尤其是在致密大囊泡(large dense core vesicles,LDCVs)的定位,进而阻碍VMAT2神经递质转运功能的发挥,可能会造成多巴胺神经元内在神经保护机制受损而参与PD的发病进程,为PD发病机制的研究提供了新思路,并为PD的临床治疗提供了新的药物靶点。