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Pharmacological inhibition of AIMP2 aggregation attenuates α-synuclein aggregation and toxicity in Parkinson’s disease - 15/11/22

Doi : 10.1016/j.biopha.2022.113908 
Jeong-Yong Shin a, b, 1, Bina Lee c, 1, Sangwoo Ham a, b, Ji Hun Kim a, b, Hyojung Kim a, b, Heejeong Kim a, b, Min Gi Jo c, d, Hye Jung Kim c, d, Sang Won Park c, d, Hee-Seok Kweon e, Yong Jun Kim f, Seung Pil Yun c, d, , Yunjong Lee a, b,
a Department of Pharmacology, Sungkyunkwan University School of Medicine, Suwon 16419, Republic of Korea 
b Samsung Medical Center (SMC), Sungkyunkwan University School of Medicine, Samsung Biomedical Research Institute, Suwon 16419, Republic of Korea 
c Department of Pharmacology, Institute of Health Sciences, College of Medicine, Gyeongsang National University, Jinju 52727, Republic of Korea 
d Convergence Medical Science, College of Medicine, Gyeongsang National University, Jinju 52727, Republic of Korea 
e Center for Research Equipment, Korea Basic Science Institute, Cheongju 28119, Republic of Korea 
f Department of Pathology, College of Medicine, Kyung Hee University, Seoul 02447, Republic of Korea 

Correspondence to: Department of Pharmacy and Convergence Medical Science, College of Medicine, Gyeongsang National University, Jinju 52727, Republic of Korea.Department of Pharmacy and Convergence Medical Science, College of Medicine, Gyeongsang National UniversityJinju52727Republic of Korea⁎⁎Corresponding author at: Department of Pharmacology, Sungkyunkwan University School of Medicine, Suwon 16419, Republic of Korea.Department of Pharmacology, Sungkyunkwan University School of MedicineSuwon16419Republic of Korea

Abstract

The aggregation of aminoacyl transfer RNA synthetase complex-interacting multifunctional protein-2 (AIMP2) accelerates α-synuclein aggregation via direct interaction, leading to enhanced dopaminergic neurotoxicity in Parkinson’s disease (PD). Thus, it would be beneficial to prevent AIMP2 aggregation to suppress α-synucleinopathy in PD. In this study, we screened small compounds that could inhibit the in vitro aggregation of AIMP2 using a 1909 small-compound library. The AIMP2 inhibitors (SAI-04, 06, and 08) with the most effective inhibition of AIMP2 aggregation bind to AIMP2, disaggregate the pre-formed AIMP2 aggregates, and prevented AIMP2/α-synuclein coaggregation and cytotoxicity in SH-SY5Y cells. Moreover, AIMP2 inhibitors prevented α-synuclein preformed fibril (PFF)-induced pathological AIMP2 aggregation in both mouse cortical and embryonic stem cell-derived human dopaminergic neurons, thereby blocking PFF-induced α-synuclein aggregation and neurotoxicity. Collectively, our results suggest that the use of brain-permeable AIMP2 aggregation inhibitors may serve as an effective therapeutic strategy for α-synucleinopathy in PD.

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Graphical Abstract




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Highlights

Thioflavin T assay screened small compounds that potently inhibit AIMP2 aggregation.
AIMP2 inhibitors disaggregates pre-formed AIMP2 aggregates in vitro.
Pharmacological inhibition of AIMP2 prevents AIMP2/α-synuclein-induced cytotoxicity.
AIMP2 inhibition attenuates α-synucleinopathy in cell models of Parkinson's disease.

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Chemical compounds studied in this article : N-nitrosonornicotine (PubChem CID: 660920), indoxyl sulfate (PubChem CID: 2145505), estriol (PubChem CID: 5756), flupentixol dihydrochloride (PubChem CID: 5282483)

Keywords : AIMP2 aggregates, α-synucleinopathy, AIMP2 inhibitors, Human dopaminergic neuron, Parkinson’s disease


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Vol 156

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