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多巴胺转运体(Dopamine transporter,DAT)与注意力缺陷多动障碍(Attentiondeficit hyperactivity disorder,ADHD)、抑郁、药物成瘾等神经疾病相关。DAT的功能是重摄取细胞外的多巴胺(Dopamine,DA),维持细胞内外DA浓度的平衡状态。这一过程主要受控于质膜上的DAT数量。本课题主要采用1)生物素标记膜蛋白和免疫印迹法检测DAT在质膜上的分布,2)[3H]DA的重摄取活性表征质膜上DAT的功能,结合常规的细胞分子生物学和生物化学,阐释了鸟嘌呤核苷酸交换因子Vav2在调节DAT质膜分布过程中的作用,并初步探讨了Vav2对DAT的调节在可卡因诱导的药物依赖行为学模型中的作用。 首先,我们发现Vav2在VTA(Ventral tegmental area)区域相对于SN(Substantia nigra)区域高表达,而在VTA投射的伏隔核区域Vav2基因敲除小鼠的DA含量显著升高。利用小鼠伏隔核的新鲜组织制备突触体,检测其质膜表面的DAT数目和[3H]DA重摄取能力,结果显示,Vav2基因敲除小鼠的DAT在质膜上分布比WT小鼠显著增多,DA重摄取活性增强。这一现象具有区域特异性,背侧纹状体未见异常。在DAT稳定转染细胞系的体外模型上,通过基因过表达和RNA干扰来改变Vav2的表达水平,对体内的结果进行了验证。我们认为,Vav2能够促进细胞膜上的DAT内吞。 胞内蛋白Vav2作用的发挥依赖于上游的蛋白信号通路。酵母双杂交系统的结果显示胶质细胞源性神经营养因子(Glial cell line-derived neurotrophic factor,GDNF)的受体Ret和Vav2具有相互作用。在细胞系上过表达Ret或功能缺陷的Ret突变体,或在GDNF刺激下,均可影响Vav2促进DAT内吞的作用,表明Vav2的作用受到Ret的调节。除此之外,Ret基因杂合子小鼠也表现出与Vav2基因敲除小鼠类似的表型,即伏隔核区域的DA水平上升,细胞膜上的DAT分布增多,进一步提示了GDNF/Ret/Vav2信号转导通路在DAT质膜分布调节过程中的作用。 伏隔核是中枢奖赏系统的重要核团。我们观察到,Vav2基因敲除小鼠在可卡因刺激后,膜上的DAT表达水平和对DA重摄取能力均降低,这一趋势与可卡因作用下的WT小鼠恰好相反。在成瘾相关的条件性位置偏爱和敏化实验两个行为学范式中,Vav2基因敲除小鼠对可卡因的反应也弱于野生型,提示Vav2对DAT的调节作用与可卡因诱导的成瘾过程具有相关性。 基于上述结果,本课题发现了崭新的调控DAT膜上分布的分子机制,揭示了鸟嘌呤核苷酸交换因子Vav2蛋白的新功能,并阐释了GDNF在多巴胺系统中新的分子作用机制。这一调控过程所具有的区域特异性凸显了VTA和SN这两个相邻脑区的多巴胺神经元在分子表达水平和功能上的差异。以Vav2为切入点,结合分子和行为两个层面的数据,将DAT的膜上分布和可卡因成瘾联系在一起,深化了对于可卡因诱导成瘾过程的认识,为发展可应用的成瘾治疗手段提供了新的线索。