3月15日，上?？萍即髮W(xué)生命學(xué)院童夏靜課題組在國際學(xué)術(shù)期刊《自然?通訊》（Nature Communications）上發(fā)表了題為“UNC-43/CaMKII-triggered anterograde signals recruit GABAARs to mediate inhibitory synaptic transmission and plasticity at C. elegans NMJs”的研究成果，報道了突觸前鈣/鈣調(diào)蛋白依賴的蛋白磷酸激酶II（CaMKII）觸發(fā)突觸通訊新功能的發(fā)現(xiàn)，探討了其調(diào)控抑制性突觸傳遞的效率與可塑性。

突觸是神經(jīng)細胞之間的連接，通過突觸傳遞，神經(jīng)元可以接收興奮性信號與抑制性信號。抑制性突觸傳遞的紊亂與多種精神類疾病相關(guān)，如自閉癥、抑郁癥、精神分裂癥等。突觸傳遞既能保持穩(wěn)定性，也能根據(jù)環(huán)境變化做出調(diào)節(jié)以適應(yīng)環(huán)境。在適應(yīng)環(huán)境的過程中，突觸的上級神經(jīng)元（突觸前神經(jīng)元）需要和下級神經(jīng)元（突觸后神經(jīng)元）進行“通訊”：上級神經(jīng)元在感知環(huán)境（神經(jīng)活性）變化時，需要觸發(fā)順向信號“告知” 下級神經(jīng)元環(huán)境的變化，讓其做出改變，從而調(diào)控突觸傳遞效率、適應(yīng)環(huán)境。然而，在抑制性突觸中上級神經(jīng)元（突觸前神經(jīng)元）如何觸發(fā)順向信號一直不清楚。

CaMKII可以感知神經(jīng)活性介導(dǎo)的胞內(nèi)鈣離子信號，自40年前其被發(fā)現(xiàn)以來，很多科學(xué)家聚焦于突觸后CaMKII的功能，發(fā)現(xiàn)突觸后CaMKII通過調(diào)控受體的胞內(nèi)轉(zhuǎn)運及突觸內(nèi)招募等過程參與可塑性，并證明其與學(xué)習(xí)與記憶高度相關(guān)。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)CaMKII也在突觸前有較高的富集，但是突觸前CaMKII的功能一直未知。

本研究首次發(fā)現(xiàn)在抑制性突觸中，突觸前CaMKII可以觸發(fā)突觸前順向信號Neurexin和Punctin蛋白，通過促進Neurexin上膜和Punctin分泌，從而跨突觸招募突觸后支架蛋白Neuroligin來穩(wěn)定GABAA受體(圖)。研究人員利用光遺傳學(xué)手段激活突觸前神經(jīng)元，發(fā)現(xiàn)CaMKII可以感知神經(jīng)活性的變化并增加順向信號的強度，進而誘導(dǎo)突觸后GABAA受體聚集。該工作證明了突觸前CaMKII參與抑制性突觸可塑性。

值得一提的是，參與編碼該順向信號通路的基因（CAMK2A，NRXN，NLGN等）都與自閉癥等精神類疾病高度相關(guān)，因此該順向信號的紊亂很有可能是某些精神類疾病的發(fā)病機理。

上?？萍即髮W(xué)生命學(xué)院2018級碩博連讀研究生郝越及澳大利亞昆士蘭大學(xué)博士后Haowen Liu為該論文的第一作者，童夏靜教授為該論文通訊作者，上?？萍即髮W(xué)為第一完成單位。該研究的合作團隊還包括澳大利亞昆士蘭大學(xué)的胡志濤課題組和華中科技大學(xué)的高尚邦課題組。本研究在上?？萍即髮W(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院分子影像平臺的支持下完成，獲得了科技部2030-腦科學(xué)與類腦研究重大項目、國家自然科學(xué)基金委員會、上海市科學(xué)技術(shù)委員會、上?？萍即髮W(xué)啟動經(jīng)費及國家重大國際(地區(qū))合作研究項目資助。

論文鏈接：（點擊閱讀原文獲取更多內(nèi)容）

https://www.nature.com/articles/s41467-023-37137-0