中樞神經(jīng)系統是脊椎動(dòng)物調控最復雜、最嚴謹的器官之一，控制著(zhù)感覺(jué)感知、情緒調節和機體維持等基本神經(jīng)活動(dòng)，以及思維、認知和意識等高級神經(jīng)活動(dòng)。大腦最重要的特征之一就是能夠存儲大量的信息，即學(xué)習和記憶能力，在阿茲海默病等神經(jīng)精神疾病的患者中，學(xué)習和記憶能力的異常是重要的臨床表征之一。神經(jīng)元之間相互形成的神經(jīng)突觸以及介導的信息傳遞是神經(jīng)系統一個(gè)基本而又獨特的存在，也是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )發(fā)揮生理功能的基礎，其活性異常是神經(jīng)系統疾病發(fā)生的重要原因之一。神經(jīng)科學(xué)研究表明，學(xué)習記憶的物質(zhì)基礎是神經(jīng)突觸聯(lián)系強度的變化，由此提出“突觸可塑性”這一理論，即神經(jīng)元之間突觸聯(lián)系強度可隨著(zhù)神經(jīng)元活性的變化而改變。

長(cháng)時(shí)程增強（long-termpotentiation，LTP）是突觸可塑性重要的表現形式之一，是目前研究學(xué)習記憶最重要的分子細胞模型。目前關(guān)于LTP研究主要集中于突觸外興奮性AMPA受體的轉運機制，突觸后分子調控機制不甚清楚。近日，中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所盛能印課題組與美國加州大學(xué)舊金山分校RogerNicoll實(shí)驗室合作，以AMPA受體基因條件性敲除小鼠為研究系統，構建GluA1-g-8融合性AMPA受體并通過(guò)胚胎宮內電轉以替代內源AMPA受體，研究谷氨酸受體復合物與突觸后PDZ支架蛋白的相互作用在LTP中的功能和機制。結合海馬腦片和神經(jīng)電生理等手段，研究發(fā)現外源AMPA受體的突觸轉運只受到所融合的輔基TARPg-8的調控；而AMPA/TARP受體復合物中與突觸后支架蛋白PDZ結構域的結合位點(diǎn)，是該受體介導的突觸傳遞和LTP表達所必需的。進(jìn)一步研究發(fā)現，谷氨酸受體的另一家族成員kainate受體與其輔基Neto蛋白所形成的受體復合物，其突觸轉運和LTP表達同樣需要與突觸后支架蛋白PDZ結構域的相互作用。研究結果表明，無(wú)論是由何種谷氨酸受體所介導，LTP表達的突觸后機制很保守且由共同的機制所調控；在LTP過(guò)程中，突觸后PDZ支架蛋白是主要功能靶點(diǎn)，而谷氨酸受體的突觸轉運則可能為被動(dòng)協(xié)同過(guò)程。該研究揭示了突觸可塑性長(cháng)時(shí)程增強的突觸后分子機制，為進(jìn)一步闡明學(xué)習記憶的分子機制以及相關(guān)神經(jīng)精神疾病的發(fā)病機理提供了重要理論基礎。

相關(guān)研究成果以L(fǎng)TPrequirespostsynapticPDZ-domaininteractionswithglutamatereceptor/auxiliaryproteincomplexes為題，發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上。昆明動(dòng)物所研究員盛能印為論文第一作者，并與美國加州大學(xué)舊金山分校教授RogerNicoll為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委、中科院戰略性先導科技專(zhuān)項（動(dòng)物復雜性狀的進(jìn)化解析與調控）、中科院率先行動(dòng)“百人計劃”的資助。

在Gria1fl/flGria2fl/flGria3fl/fl條件性敲除小鼠海馬CA1神經(jīng)元中敲除AMPA受體、將其替換為GluA-g-8融合受體或PDZ結構位點(diǎn)缺失的GluA-g-8D4突變受體后，神經(jīng)電生理分別考察其對突觸傳遞（A-C）和突觸可塑性L(fǎng)TP（D-E）的影響。