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发作性运动源性舞蹈手足徐动症(PKC, OMIM 128200)又被称作发作性运动源性肌张力障碍,最早在1976年被发现,是最常见的阵发性运动障碍疾病。其临床表现主要为突发的不自主运动,主要包括肌张力障碍姿势、舞蹈病以及手足徐动等,一般由静态转变为运动状态或者改变运动速度诱发。本课题组与国内外的其他研究学者同时于2011年发现位于16p11.2编码富含脯氨酸的二次跨膜蛋白PRRT2的基因杂合突变会导致PKC发生,因而PRRT2基因被认为是PKC的致病基因。蛋白质结构预测发现在PRRT2的N端有一段富含脯氨酸的序列和一个糖基化位点,而在C端有两个在物种间高度保守跨膜结构域。在小鼠研究中发现,Prrt2主要表达在神经系统中,并且在大脑皮层、海马以及小脑的表达量最高。目前对PRRT2的功能尚不清楚,Lee等通过免疫共沉淀实验证实了PRRT2与SNAP25之间的相互作用,并且发现在病人中出现频率最高的PRRT2 p.R217Pfs*8截短突变体丧失表达。SNAP25是t-SNARE家族的成员,参与形成神经细胞外泌的膜融合装置,也在兴奋性氨基酸递质的释放中发挥重要作用。而兴奋性氨基酸递质尤其是谷氨酸的释放失调在癫痫、偏头疼以及自闭症等神经系统疾病中起着关键作用。另一方面,在2012年一项高分辨率蛋白质组学研究发现了21种新的参与形成非变性a-氨基-3-羟基-5-甲基1-4-异恶唑丙酸(AMPA)受体的蛋白,其中就包括PRRT2,并且发现PRRT2与内部核心亚基GRIA1之间联系紧密。为了研究PRRT2的蛋白功能,本研究首先用高效液相色谱分析方法检测了7例PKC病人以及12例正常对照受试者血清中三种兴奋性氨基酸类神经递质的含量。结果表明PKC病人血清中天冬氨酸和谷氨酸的含量明显高于正常对照受试者。随后,用可以敲除Prrt2表达的shRNA慢病毒感染原代培养的小鼠皮层神经元进行功能缺失实验。用高效液相色谱分析检测培养基中兴奋性氨基酸的含量,发现干扰组培养基中谷氨酸的含量明显高于对照组。结果显示PRRT2可能在调节谷氨酸的释放中发挥抑制作用。更重要的是多重染色免疫荧光结果显示Prrt2定位在谷氨酸能突触上,这与它的功能相一致。为了进一步研究PRRT2 与 SNAP25之间的相互作用,构建了PRRT2 WT, p.R217Pfs*8以及p.A287T过表达载体,其中p.A287T是本课题组发现的错义突变体。通过免疫共沉淀实验发现p.A287T错义突变PRRT2与SNAP25之间的相互作用减弱,提示突变的PRRT2可能通过调节与SNAP25之间的相互作用来调节谷氨酸的释放。为了进一步寻找与PRRT2存在相互作用的蛋白,通过体内以及体外免疫共沉淀实验证实了PRRT2与GRIA1之间的相互作用,而且与野生型PRRT2相比,PRRT2突变体与GRIA1之间的相互作用减弱。更为有意义的是通过体外活细胞染色实验发现PRRT2突变体可以使GRIA1在细胞膜表面的分布增加,而这可能会影响AMPA受体的功能。总之,本研究发现,在PKC病人血清中以及敲除Prrt2表达的神经元培养基中谷氨酸的含量明显升高。进一步研究发现错义突变的PRRT2与SNAP25之间的相互作用减弱,提示了PRRT2发挥功能的方式。最后,本研究首次证实了PRRT2与GRIA1之间的相互作用,而PRRT2突变体会干扰这种相互作用并且使GRIA1在细胞膜表面的分布增加。本研究表明,PRRT2突变体导致谷氨酸信号通路异常。