果蠅Neurexin調控突觸囊泡募集和釋放的機制研究.pdf

1、突觸的形成、發(fā)育、成熟是一個高度復雜和動態(tài)的過程，突觸囊泡作為神經遞質的運載體在神經元之間的信號傳遞中扮演著十分重要的作用。干擾突觸囊泡的轉運和神經遞質的釋放將導致大腦功能的異常，引發(fā)一系列的神經疾病。之前關于突觸囊泡與突觸前膜接近，錨定，融合以及釋放等過程已經研究的很多。研究發(fā)現(xiàn)許多突觸相關分子參與這一過程的調控，例如Synaptotagmins，Synapsins，Synaptobrevins和Munc18等。大量的研究同樣顯示，突

2、觸囊泡運載著神經遞質沿著骨架分子在軸突中轉運，到達突觸末端形成不同的囊泡池，靠近突觸前膜準備釋放的叫做準備釋放池(RRP)，遠離突觸前膜供應釋放的叫做儲存池(RP)。這些特異的結構對于正常的神經遞質釋放是必須的。然而，突觸囊泡是如何募集到突觸的特定區(qū)域，維持正常的神經信號傳遞的，目前還不清楚。研究表明突觸粘附分子Neurexin(NRX)和Neuroligin(NLG)在突觸前后膜上相互作用形成異源的二聚體，它們在突觸的形成、發(fā)育、成熟

3、、可塑性等過程中扮演著十分重要的作用。醫(yī)學研究發(fā)現(xiàn)nrx和nlg基因的突變與自閉癥等精神疾病存在關聯(lián)。已有的研究闡述了NRX參與調控突觸的結構和功能，但是其中涉及到的詳細的分子機制并不清楚。本文利用果蠅的神經肌肉接頭(NMJ)為模型，研究果蠅NRX(DNRX)參與調控囊泡的軸突轉運，突觸末端分布以及釋放等過程的分子機制，進一步揭示NRX在突觸中的重要功能。
　　NRX是一類一次跨膜的神經細胞粘附分子，它廣泛表達在中樞以及外周神經系

4、統(tǒng)。本文的研究發(fā)現(xiàn)在體缺失DNRX導致突觸末端囊泡彌散分布以及自發(fā)狀態(tài)下囊泡釋放頻率增高。為了研究DNRX調控突觸囊泡分布以及釋放的分子機制，首先在dnrx突變體背景下，用actin組裝相關分子挽救囊泡缺陷的表型，結果顯示DNRX是通過F-actin調控突觸囊泡的募集和釋放。同時，利用生物化學的方法，發(fā)現(xiàn)了一種抑癌基因編碼的蛋白Scribble通過它的四個PDZ結構域和DNRX的PDZ結合位點直接的相互作用。另外，結果顯示Scribbl

5、e可以作為一座橋梁介導DNRX和Dpix之間的連接。Dpix是一個Rac/Cdc42特異的鳥苷酸交換因子，它可以通過激活Rac1促進actin的聚集。為了進一步驗證DNRX是通過PDZ結合位點調控突觸囊泡的募集和釋放，我們構建了缺失PDZ結合位點（缺失C末端7個氨基酸）的DNRX的轉基因果蠅(DNRX△PDZ)。發(fā)現(xiàn)在dnrx突變體背景下，突觸前過表達DNRX△PDZ卻不能挽救dnrx突變體中F-actin和突觸囊泡缺陷的表型。最后，檢

6、測了野生型，dnrx突變體以及DNRX和Scribble下調后活性形式的Rac1(Rac1-GTP)的水平，結果顯示缺失或下調DNRX和Scribble都將導致Rac1-GTP水平降低。為了進一步驗證Rac1參與DNRX對突觸前F-actin和突觸囊泡的調控，將功能異常的Rac1(dominant nagetive Rac1，Rac1DN)整合到dnrx突變體背景下，通過突觸前過表達觀察能否挽救dnrx突變體中觀察到的表型缺陷。免疫染色