β-螺旋蛋白相关性神经变性病(β-propeller protein-associated neurodegeneration,BPAN)是一种X染色体显性神经退性疾病,属于脑组织铁沉积性神经变性病的一种亚型。认知和运动障碍,发育迟缓是儿童时期患者症状;帕金森综合征,肌张力障碍是青春期患者症状,并且BPAN疾病患者头部核磁共振图像(MRI)检测表现为大脑苍Biogeophysical parameters白球和黑质部位存在铁沉积。目前研究表明,BPAN患者体内均存在自噬相关基因WDR45突变,并且BPAN患者大部分基因型为单碱基杂合突变,WDR45突变后导致自噬受损是BPAN发病的主要原因www.selleck.cn/products/pf-06463922,但是其发病机制尚不清楚。为深入研究BPAN的病理机制,首先,我们在小鼠多巴胺能神经元细胞SN4741上,利用CRISPR-Cas9技术构建了Wdr45敲除细胞株,并且在敲除细胞株内转染对照Flag、Flag-Wdr45~(WT)以及Flag-Wdr45~(N61K)质粒,构建了稳定表达实验株,为后续BPAN病理机制的研究奠定基础。同时,我们采用Base Editor技术对SN4741细胞的Wdr45进行碱基编辑,以期获得Wdr45基因组点突变的细胞模型。其次,我们对小鼠多巴胺能神经元细胞系野生株Wdr45~(WT)和敲除株Wdr45~(KO)进行了多组学分析。蛋白质组学分析揭示差异蛋白定位于线粒体,聚类分析结果显示差异蛋白在神经退行性疾病信号通路显著富集,并且铁死亡,氧化磷酸化途径上调。进一步通过代谢组学分析发现,差异代谢物富集的代谢通路与铁死亡存在密切联系,包括脂肪酸代谢,不饱和脂肪酸生物合成,谷胱甘肽代谢,氧化磷酸GW-572016纯度化途径,谷胱甘肽代谢等。联合分析揭示代谢组学和蛋白组学分析共有的差异通路有铁死亡,脂肪酸代谢,糖代谢,帕金森疾病,谷胱甘肽代谢和胆固醇代谢。综合表明小鼠多巴胺能神经元细胞系敲除Wdr45基因可能导致细胞发生铁死亡,预示BPAN的发生发展有铁死亡的参与。最后,在多组学分析的基础上,运用构建的BPAN细胞模型,对蛋白质组学和代谢组学的结果进行验证。结果表明Wdr45敲除导致Fth蛋白含量减少,内质网应激的标志物Hspa5升高,p38磷酸化水平增加,Gpx4蛋白水平降低,细胞活力显著下降,Fe~(2+)含量显著升高,预示细胞发生了铁死亡。另外,根据代谢组学结果,Wdr45敲除会导致多巴胺合成减少,我们通过ELISA检测了细胞中多巴胺的含量,结果显示敲除Wdr45后,多巴胺的含量显著降低,western blot结果显示,多巴胺合成的关键酶酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,Th)蛋白水平显著降低。多巴胺作为一种重要的神经递质,能调控中枢神经系统的多种生理功能,多巴胺不足可能会导致帕金森综合征。敲除Wdr45后细胞多巴胺的合成受到抑制,这可能是BPAN患者出现帕金森综合征的原因。