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研究发现谷氨酸受体信号肽在神经突触信息传递

发布时间:2018-11-23

昆明动物所盛能印课题组与南京大学模式动物研究所石云课题组就这一科学问题发展深入配合,揭示了信号肽调控谷氨酸受体在神经细胞中转运活性的非经典功能,研讨成果以Signal peptide represses GluK1 surface and synaptic trafficking through binding to amino-terminal domain 为题,于11月19日在线发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。

在大脑内,谷氨酸是重要的愉快性神经递质传递,与其对应的谷氨酸受体在神经元突触部位的表白水平,则是突触信息传递的效率和神经网络活性重要决定因素之一。谷氨酸受体在神经元中需要转运至细胞膜,以及定位到突触后膜,这对大脑行使畸形生理功能过程至关重要。

KAR型谷氨酸受体在中枢神经系统中施展重要调节功能,与多种神经精力疾病的产生发展密切相关。中国迷信院昆明动物研究所研究员盛能印长期从事KAR受体相干研究,并在前期工作中取得一系列研究结果(Elife 2015;JBC 2017;PNAS 2017)。发明其关键性亚基成员GluK1和GluK2诚然同源性很好,但在神经元中的转运活性是完整不同的,GluK1缺乏自主转运能力,而GluK2具备自主转运能力。此外,这两种受体转运才能的差异是由它们自身细胞外氨基端功效结构域所决议的。

标签 受体 突触 神经 谷氨酸 信号肽

人的大脑中约含有100亿个神经元,它们通过神经突触这一个独特而又基本的构造实现信息传递交流跟整合。突触前神经元释放的神经递质,进入突触缝隙之后会与定位于突触后膜的神经递质受体相结合,引起突触后神经元活性变革,从而实现神经信息的跨细胞传递。这一进程的调控异样被认为是神经精神疾病发生的主要起因之一,也是相关疾病干预治疗的重要靶点。

为理解析KAR受体的转运调控机制,依据GluK1跟GluK2蛋白结构的相似性,研究职员构建一系列嵌合型渐变受体,应用电生理膜片钳技能,在海马培养脑片的兴奋性CA1神经元中分析这些KAR渐变受体的突触传递活性。在研究过程中,他们意外发现GluK1的信号肽发挥着关键性调控作用。当将GluK1受体的信号肽更换为GluK2信号肽时,GluK1受体则成功定位于突触后膜,并且该GluK1(SPGluK2)突变受体可能成倍地加强突触后电流大小,其幅度与野生型GluK2类似。研究人员揣摩,该气象存在两种可能性:第一,GluK2的“超级”信号肽赋予了GluK1额外的突触转运能力;第二,GluK1信号克制了其本身所具备的突触后膜转运能力。为了分辨这两种可能性,他们首先利用GluA1受体的“弱”信号肽,因为有研究表明在神经元中抒发GluA1并不能增强突触活性,成果发现所构建的GluK1(SPGluA1)受体同样可能增强突触电流大小。更为直接的实验证据是,当将GluK1的信号肽和GluK1(SPGluK2)奇特表白在同一个神经元中时,GluK1(SPGluK2)受体的增强突触活性的才干则被完全抑制,表明GluK1的信号肽对GluK1的突触定位存在反式抑制作用。