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突触的形成、发育、成熟是一个高度复杂和动态的过程,突触囊泡作为神经递质的运载体在神经元之间的信号传递中扮演着十分重要的作用。干扰突触囊泡的转运和神经递质的释放将导致大脑功能的异常,引发一系列的神经疾病。之前关于突触囊泡与突触前膜接近,锚定,融合以及释放等过程已经研究的很多。研究发现许多突触相关分子参与这一过程的调控,例如Synaptotagmins,Synapsins,Synaptobrevins和Munc18等。大量的研究同样显示,突触囊泡运载着神经递质沿着骨架分子在轴突中转运,到达突触末端形成不同的囊泡池,靠近突触前膜准备释放的叫做准备释放池(RRP),远离突触前膜供应释放的叫做储存池(RP)。这些特异的结构对于正常的神经递质释放是必须的。然而,突触囊泡是如何募集到突触的特定区域,维持正常的神经信号传递的,目前还不清楚。研究表明突触粘附分子Neurexin(NRX)和Neuroligin(NLG)在突触前后膜上相互作用形成异源的二聚体,它们在突触的形成、发育、成熟、可塑性等过程中扮演着十分重要的作用。医学研究发现nrx和nlg基因的突变与自闭症等精神疾病存在关联。已有的研究阐述了 NRX参与调控突触的结构和功能,但是其中涉及到的详细的分子机制并不清楚。我们利用果蝇的神经肌肉接头(NMJ)为模型,研究果蝇NRX(DNRX)参与调控囊泡的轴突转运,突触末端分布以及释放等过程的分子机制,进一步揭示NRX在突触中的重要功能。NRX是一类一次跨膜的神经细胞粘附分子,它广泛表达在中枢以及外周神经系统。我们的研究发现在体缺失DNRX导致突触末端囊泡弥散分布以及自发状态下囊泡释放频率增高。为了研究DNRX调控突触囊泡分布以及释放的分子机制,我们首先在dnrx突变体背景下,用actin组装相关分子挽救囊泡缺陷的表型,结果显示DNRX是通过F-actin调控突触囊泡的募集和释放。同时,利用生物化学的方法,我们发现了一种抑癌基因编码的蛋白Scribble通过它的四个PDZ结构域和DNRX的PDZ结合位点直接的相互作用。另外,结果显示Scribble可以作为一座桥梁介导DNRX和Dpix之间的连接。Dpix是一个Rac/Cdc42特异的鸟苷酸交换因子,它可以通过激活Racl促进actin的聚集。为了进一步验证DNRX是通过PDZ结合位点调控突触囊泡的募集和释放,我们构建了缺失PDZ结合位点(缺失C末端7个氨基酸)的DNRX的转基因果蝇(DNRX△PDZ)。我们发现在dnrx突变体背景下,突触前过表达DNRXAPDZ却不能挽救dnrX突变体中F-actin和突触囊泡缺陷的表型。最后,我们检测了野生型,dnrx突变体以及DNRX和Scribble下调后活性形式的Racl(Racl-GTP)的水平,结果显示缺失或下调DNRX和Scribble都将导致Rac1-GTP水平降低。为了进一步验证Rac1参与DNRX对突触前F-actin和突触囊泡的调控,我们将功能异常的Rac1(dominantnagetive Rac1,RaclDN)整合到dnrx突变体背景下,通过突触前过表达观察能否挽救dnrx突变体中观察到的表型缺陷。免疫染色和电生理结果显示RaclDN同样无法挽救dnrx突变体中F-actin和突触囊泡缺陷的表型。综上,我们发现了 DNRX和Scribble/Dpix相互作用形成一个复合体通过激活Racl从而调控突触前actin的聚集,维持突触囊泡在突触末端的正常分布以及释放。另外,这一发现将加深我们对神经疾病,例如自闭症的病理机制的理解。