Dopamine neuron dysfunction and loss in the PrknR275W mouse model of juvenile parkinsonism

Nel presente studio è stato sviluppato e caratterizzato un modello murino di parkinsonismo giovanile, denominato PrknR275W. Questo modello knock-in presenta la mutazione p.R275W nel gene murino Prkn, introdotta tramite il sistema CRISPR/Cas9 e mantenuta in omozigosi, consentendo l’espressione fisiologica del gene. In particolare, p.R275W è la mutazione missenso con la più alta frequenza allelica tra i pazienti portatori di una mutazione in PRKN. Abbiamo dimostrato che i topi PrknR275W sviluppano una degenerazione età-dipendente e progressiva dei neuroni dopaminergici della SNpc, con una riduzione approssimativamente del 20% a 6 mesi d’età, che raggiunge il 40% in topi anziani. La neurodegenerazione è correlata a una diminuzione del contenuto di dopamina striatale e di dopamina evocata, oltre a deficit motori. Inoltre, abbiamo osservato che i neuroni dopaminergici di topi di un mese d'età presentano delle alterazioni precoci. Dunque, i topi PrknR275W ricapitolano le caratteristiche principali del parkinsonismo giovanile. In the present study, we have developed and characterized a novel mouse model of juvenile parkinsonism named PrknR275W. This knock-in model harbors the p.R275W mutation in the mouse Prkn gene, introduced via CRISPR/Cas9 system and maintained in a homozygous state, allowing the physiological expression of the mouse gene. Notably, p.R275W represents the missense mutation with the highest allelic frequency among PRKN-mutant patients. We found that PrknR275W developed age-dependent and progressive dopaminergic neuron degeneration, with approximately 20% of loss at 6 months of age, and up to 40% in aged animals. Neuronal degeneration correlated with reduced striatal dopamine content and release, as well as motor deficits. Moreover, we also detected early neuronal dysfunctions in dopaminergic neurons of 1-month-old mice. Thus, PrknR275W mice recapitulate key features of juvenile parkinsonism.