论文部分内容阅读
研究表明哺乳动物突触后粘附分子Neuroligin和突触前粘附分子Neurexin之间形成跨突触的复合体,它们在突触的形成、成熟、可塑性中起着重要的作用。家系分析发现neuroligin基因的突变与自闭症等精神疾病发生存在关联。但是,到目前为止,它们在体功能并不清楚。我们利用果蝇神经肌肉接头为模型,研究果蝇Neuroligin3(dnlg3)的在体功能,以阐明Neuroligin分子在突触的形成、突触功能中的作用。 dnlg3位于基因组三号染色体右臂,基因组全长约60Kb,编码1159氨基酸。预测的DNLG3蛋白具有典型的Neuroligin结构域:信号肽,乙酰胆碱酯酶样结构域,跨膜结构域,C末端与PDZ相互作用的PDZ结合结构域。 免疫染色结果显示,DNLG3在中枢神经系统和神经肌肉接头谷氨酸型bouton的突触后表达。为了研究DNLG3功能,我们运用Ends-out方法制备了dnlg3的突变体。电生理结果显示,dnlg3突变后突触传递降低。Bouton形态分析发现,dnlg3突变后,bouton数目增加,bouton面积减小。而突触后过表达DNLG3,bouton数目降低,bouton面积增加。突触后谷氨酸受体分析表明,dnlg3突变后,突触后的GluRⅡA募集量降低,而GluRIIB募集量没有显著变化。超微结构分析表明,dnlg3突变影响突触前后分化,突触前的囊泡组装发生异常,突触前活跃区周围的囊泡数目降低、囊泡增大;突触后致密区PSD长度变长。比较DNLG3与DNLG1和DNLG2的功能,我们发现DNLG3在突触生长、突触后谷氨酸受体募集中起着与DNLG1/DNLG2不同的作用。有研究表明突触后F-actin骨架在突触生长和突触后受体的募集中起着重要作用,我们发现不同的DNLG对突触后F-actin,α-spetnn骨架的组装起着不同的作用,dnlg1突变后,突触后F-actin,α-spetrin募集量显著降低,dnlg2突变后F-actin,α-spetrin也募集量显著降低,而dnlg3突变后F-actin,α-spetrin募集量显著增加。表明不同的DNLG在突触后骨架的组装上起着不同的作用,从而导致bouton生长、谷氨酸受体募集的不同。 dnrx突变后导致的bouton生长缺陷与dnlg1和dnlg2突变体类似,表明突触前DNRX通过突触后DNLG1和DNLG2正向调控bouton生长。果蝇体内只有一个DNRX,但是dnlg3突变导致的bouton生长表型与dnrx突变后产生的bouton生长表型相反,那么dnlg3与dnrx是怎么样关系,为了研究dnlg3与dnrx的关系,我们制备了dnlg3;dnrx双突变体,双突变体dnlg3;dnrx的bouton数目与野生型相比数目显著减少,但与dnrx单突变相比有显著增加,表明DNLG3与DNRX在调控bouton生长上起着不同作用。进一步研究发现,DNLG3与DNRX在调控突触后F-actin骨架组装上也起着不同作用,dnrx突变后突触后F-actin骨架募集量显著降低,而dnlg3突变后募集量显著增加。那么DNLG3是否与DNRX直接结合呢?我们运用免疫共沉淀和酵母双杂交方法验证了DNLG3与DNRX之间存在直接结合。我们的结果显示,突触前膜的DNRX通过突触后膜的DNLG1和DNLG2正向调控突触后骨架组装、正向调控bouton生长,而DNLG3负向调控突触后骨架组装、负向调控bouton生长。DNRX能与DNLG3直接相互作用,但是DNRX与DNLG3功能相反,表明DNRX结合DNLG3后阻断DNLG3的负向调控作用。