Ⅰ海马LTP诱发蛋白酶体介导SPAR蛋白降解 Ⅱ突触—核信使蛋白Jacob调节突触传递

发布时间：2020-07-05 11:39

【摘要】：认知能力包括学习、记忆巩固是由蛋白合成、定位、组装和降解水平多层面的调节决定的。电活动依赖的突触可塑性是指突触传递效能和传递强度的动态变化。电活动依赖的突触可塑性被认为是学习记忆形成的重要机制。在哺乳动物中研究最广泛的突触可塑性模型是长时程增强(long-term potentiation,LTP)和长时程抑制(Long-term depression,LTD) 。长时程增强(LTP)和长时程抑制(LTD)都产生于海马的兴奋性突触部位。而且,LTP是电活动依赖的突触效率的增加,它被认为是学习记忆的分子机制。突触可塑性包括突触传递的两个关键过程的改变：神经递质从突触前神经元释放,和信号被接收传导到突触后神经元。然而信息的长期存贮至少部分是通过神经元间连接结构的改变和离子通道型受体／代谢型受体的平衡改变,如树突棘的结构和数目的改变。相应的许多突触后致密区蛋白也随之发生结构和功能的变化。因此,最近关于伴随可塑性突触结构的研究引起更多的关注。树突棘是树突分枝上的棘状突起,是神经元间形成突触的主要部位。许多近期研究都将泛素-蛋白酶体系统介导的蛋白降解作为继蛋白合成,蛋白修饰和蛋白转位之后一样重要的途径调节突触结构和功能。研究表明泛素蛋白酶体系统(UPS)介导的蛋白降解参与海马突触传递LTP的诱导和学习记忆相关。因而理解突触传递怎样调节记忆形成和电活动依赖的突触结构怎样调节神经网络活动很重要。然而,突触输入的特异性还不清楚。是否有特异的反馈信息在细胞核和突触之间的交流,从而启动新基因的转录表达。因而,我主要研究了两个相关的突触蛋白在突触可塑性中的作用。1)UPS降解特异性靶蛋白SPAR对LTP的影响；2)公认的突触-核信使蛋白Jacob在突触可塑性中的作用。SPAR蛋白是树突棘相关的Rap特异性GTP酶活化蛋白,是一种actin调节蛋白和突触后致密区蛋白。它对树突棘形态调节起重要作用。SPAR与突触后致密区支架蛋白PSD-95以及谷氨酸受体的NMDAR亚型形成复合体,从而直接影响NMDA受体下游的信号传递过程。电活动诱发的Plk2与突触后蛋白SPAR之间的联系能指导新树突棘的形成,这一结果提示SPAR的降解是神经电活动依赖性的树突棘形成和消除的一个关键步骤。在本论文的第一部分,突触后致密区蛋白SPAR在LTP诱导后的降解途径被标记。在急性分离的海马脑片中过表达增强型绿色荧光蛋白标记的SPAR蛋白。我们发现LTP诱导能引发UPS依赖的SPAR-eGFP蛋白荧光强度减弱。抑制CDK5和蛋白合成都能阻碍LTP诱导引起的SPAR蛋白的降解。我们还发现LTP能诱导的SPAR蛋白降解含有不依赖于蛋白质合成的方式,并且这种方式需要UPS和NMDA受体的激活而不需要CDK5激活。因此,LTP通过两种互补机制引发SPAR蛋白水平的下调,其中之一已被报道可介导可塑性的稳态。在本论文的第二部分,研究了突触-核信使Jacob蛋白调节突触传递的机制。Jacob是一个新的突触后致密区蛋白,它被认为是神经元钙离子敏感受体Caldendrin的相互作用蛋白。早期研究表明NMDA受体诱导后,Jacob蛋白向细胞核迁移,导致突触斑的快速脱落和树突形状的快速改变。在本实验中,我们运用激光共聚焦成像和电生理的技术实时监测LTP诱导后Jacob-eGFP蛋白的荧光强度变化。我们发现Jacob在诱导LTP而非LTD的强直刺激下迅速迁移到细胞核。免疫组化实验也进一步证实了Jacob蛋白在LTP的诱导下从近胞体段树突向细胞核中积聚。构建该蛋白180位丝氨酸突变体：磷酸化和非磷酸化突变体(△Myr-S 180D-Jacob-GFP和△Myr-S 180A-Jacob-GFP);核定位序列突变体(△NLS-Jacob-GFP),并通过通过全细胞膜片钳实验检测野生型和突变体的微小兴奋性电流(m EPSC),我们发现野生型WT-Jacob-GFP能提高突触强度和增加自发性神经递质的释放频率,而△ Myr-S180D-Jacob-GFP更能增加兴奋性微小电流的幅度但是不增加自发性神经递质的释放频率。这些结果提示我们突触-核信使蛋白Jacob在突触传递中起很重要的作用。总之,认知能力包括学习和记忆的巩固是一个复杂的调控过程。我们希望我们的研究为学习和记忆的机制的研究提供新的实验数据。
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R338

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 朱晓松 ,邵黎;突触传递的新发现[J];生理科学进展;2003年04期

2 ;N型和Q型钙离子通道在海马突触传递中的作用[J];神经科学;1994年02期

3 马蓓,易必达,邢宝仁;不同甾体激素对交感神经节突触传递快速作用的比较[J];中国神经科学杂志;1999年01期

4 郭百凯,张文根;多巴胺与慢突触传递[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2001年01期

5 陈戈明,蒋敏捷,陈志雄;突触传递长时程抑制的研究进展[J];生理科学进展;1997年03期

6 张霞;突触及突触传递的研究概况[J];动物医学进展;2004年06期

7 姜岩;;离子型谷氨酸受体对海马突触传递长时程增强的影响[J];内蒙古民族大学学报(自然科学版);2009年06期

8 万业宏,菅忠,文治洪,王玉英,胡三觉;大鼠初级传入纤维与脊髓背角神经元间的动作电序列的突触传递(英文)[J];生物物理学报;2004年06期

9 ;诺贝尔生理学或医学奖获奖成果名词解释[J];科学新闻;2000年45期

10 张庸;;突触传递[J];西北民族学院学报;1986年01期

相关会议论文 前10条

1 梁华为;沈岳良;陈志雄;夏强;;两种指标在评价海马突触传递效率长时程抑制时的差异[A];中国生理学会第21届全国代表大会暨学术会议论文摘要汇编[C];2002年

2 李震;罗层;常莹;吕卓敏;刘丹娜;陈军;;新生大鼠脊髓背角网络突触传递的特性:兴奋性氨基酸及其离子型受体的作用[A];中国神经科学学会第六届学术会议暨学会成立十周年庆祝大会论文摘要汇编[C];2005年

3 常莹;罗层;李震;吕卓敏;刘丹娜;陈军;;新生大鼠脊髓背角网络突触传递的特性:抑制性氨基酸及其离子型受体的作用[A];中国神经科学学会第六届学术会议暨学会成立十周年庆祝大会论文摘要汇编[C];2005年

4 伊峰;张雪寒;李葆明;;大鼠前额叶肾上腺素能α-2A受体的激活压抑突触传递[A];中国生理学会第八届全国青年生理学工作者学术会议论文摘要[C];2009年

5 潘平越;蔡倩;林琳;陆佩华;段树民;盛祖杭;;SNAP-29分子对突触传递的调节作用[A];中国神经科学学会第六届学术会议暨学会成立十周年庆祝大会论文摘要汇编[C];2005年

6 顾勤花;胡斌;陆巍;;斑马鱼嗅球僧帽细胞谷氨酸突触传递的在体功能研究[A];Proceedings of the 7th Biennial Meeting and the 5th Congress of the Chinese Society for Neuroscience[C];2007年

7 高翠英;崔秀玉;张然;邵国;吕国蔚;;低氧预适应对小鼠海马CA1区突触传递效应的影响[A];Proceedings of the 7th Biennial Meeting and the 5th Congress of the Chinese Society for Neuroscience[C];2007年

8 万业宏;菅忠;文治洪;王玉英;胡三觉;;混沌动作电位序列在大鼠初级传入纤维和脊髓背角神经元之间的突触传递特征的研究[A];中国神经科学学会第六届学术会议暨学会成立十周年庆祝大会论文摘要汇编[C];2005年

9 王淑珍;肖鹏;许世彤;;NO在齿状回习得性长时程增强中的作用[A];第八届全国心理学学术会议文摘选集[C];1997年

10 苗青;;胆红素影响脊髓背角神经元突触传递导致梗阻性黄疸大鼠痛阈的升高[A];2010中华医学会全国麻醉学术年会论文汇编[C];2010年

相关重要报纸文章 前3条

1 于海若;他们打开了大脑之门[N];健康报;2000年

2 鲁白;我的导师得了诺贝尔奖[N];光明日报;2000年

3 本报记者 李雪墨;顶级生物学科学家开讲科博会[N];中国高新技术产业导报;2002年

相关博士学位论文 前6条

1 陈莹;Ⅰ海马LTP诱发蛋白酶体介导SPAR蛋白降解 Ⅱ突触—核信使蛋白Jacob调节突触传递[D];复旦大学;2013年

2 罗乐;毒蕈碱型胆碱能系统对海马突触传递和可塑性的调控及铅的作用[D];中国科学技术大学;2008年

3 陈祖昕;Munc13蛋白调控萼状突触的突触传递和可塑性的作用机制研究[D];华中科技大学;2013年

4 朱国旗;MPTP调节海马突触传递和活性依赖可塑性的细胞机制研究[D];复旦大学;2012年

5 任思强;PKCλ在突触传递长时程增强中的作用及机制研究[D];南京医科大学;2013年

6 丁娟;天然药物A对单眼形觉剥夺大鼠视皮质突触传递效能影响及相关分子机制研究[D];天津医科大学;2008年

本文编号：2742558