北大医院等联合在《PNAS》发表神经学研究进展文章
北大医院等联合在《PNAS》发表神经学研究进展文章
文章的通讯作者是来自约翰霍普金斯医学院的王涛(Tao Wang,音译)副教授,第一作者是同属约翰霍普金斯和北京大学附属第一医院的吴叶(Ye Wu,音译)博士。
在大脑中难以计数的突触中,目前认为兴奋性突触执行着学习和认知的主要功能。谷氨酸是大脑中含量最多,功能最强的兴奋性突触递质。谷氨酸在突触后膜上的受体被受体特异性的激动剂分为几类,NMDA受体,AMPA受体和代谢型谷氨酸受体是最主要的三类。其中α-氨基-3-羟基-4异恶唑-丙酸(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid,AMPA)受体与突触可塑性密切相关,了解AMPA受体的整个生命过程有助于进一步认识突触可塑性,进而认识学习记忆的分子机制。
AMPA受体在粗面内质网合成,经高尔基体修饰后,更多地分布在树突柄等非突触部位,LTP和CaMKⅡ可以启动AMPA受体的突触插入,之后通过其胞质内C端,由ABP,GRIP和NSF等蛋白介导,锚定于突触后致密斑。PICK1和PKC可以介导突触膜上AMPA受体的胞吞过程,离开突触后,AMPA受体或被重新循环利用,或被溶酶体最终降解。
离子型AMPA受体iGluRs在两个学习和记忆的细胞模式:长时程增强(long-term potentiation)和长时程抑制(long-term depression)的诱导和维持过程中起着重要的作用。在这篇文章中,研究人员利用一种称为X射线比较基因组杂交(X-array comparative genomic hybridization,CGH)的技术,在编码iGluR3的基因GRIA3上发现了一段基因组删除(0.4 Mb),而且通过对带有X-性染色体连锁智力发育迟缓(X-linked mental retardation,XLMR)的400个男性的测序发现了四个错义突变(missense variants):G833R, M706T, R631S和R450Q。
进一步的研究发现HEK293细胞中由于蛋白错误折叠,G833R会导致iGluR3减少78%,同时研究人员也发现iGluR3-M706T (S2 domain)和iGluR3-R631S (near channel core)都不具有重要的通道功能,而R450Q (S1 domain)则与受体加速脱敏化(desensitization)有关。并且在HEK293细胞中在与iGluR2形成heteromeric receptors的时候,这四种突变都会改变脱敏动力学。
这些研究结果揭示了带有可变动力学特征的突变iGluR3与人类中度认知损伤(moderate cognitive impairment)有关的遗传学和功能学特征。
(摘自《生物通》)