癫痫易感基因Pcdh-rC5对GABAA受体和GABA能突触的调控研究

Epilepsy is a common neurological disease. The decrease of neurotransmitter GABA and malfunction of GABAA receptors have been associated with the pathophysiology of epilepsy. GABAA receptor is considered a promising therapeutic target for treating epilepsy. Therefore identifying new proteins that regulate the function of GABAA receptors and clarifying the underlying mechanisms are crucial steps towards developing effective therapies for epilepsy. We found for the first time that a novel cell adhesion molecule, protocadherin-rC5 (Pcdh-rC5), specifically interacted with GABAA receptor r2 subunit and regulated the trafficking of GABAA receptors. In addition, the mRNA level of Pcdh-rC5 in the cortex of epilepsy mice model decreased significantly. Based on our preliminary data, we will use multiple techniques including brain microinjection, electrophysiological patch-clamp recording, immunofluorescence staining and animal behavior analysis to investigate the regulation of GABAA receptors and GABAnergic synapses by Pcdh-rC5 as well as the mechanisms. In addition, we will use epilepsy rat model and brain tissue from patients with epilepsy to further study the role of Pcdh-rC5 in epilepsy pathophysiology. Hopefully this research will provide new evidence and potential therapeutic target for epilepsy treatment.

癫痫是一种常见的神经系统疾病，GABA神经递质的减少和GABAA受体的异常是其重要病理特征。GABAA受体作为癫痫疾病治疗的重要药物靶标，鉴定能够调控其功能的新基因蛋白并阐明它们的作用机理，对于癫痫疾病的防治，具有非常重要的意义。我们首次发现细胞粘附分子Pcdh-rC5可以和GABAA受体的r2亚基特异性相互作用，并通过相互作用调控GABAA受体向细胞膜的转运过程，我们还在癫痫小鼠的大脑皮质中检测发现Pcdh-rC5的mRNA水平显著降低。本课题将在前期研究的基础上，综合运用脑显微注射技术、电生理膜片钳记录、免疫荧光标记以及动物行为学等多种实验手段，从细胞和在体动物水平深入研究Pcdh-rC5对GABAA受体和GABA能突触功能的调控及其机制。我们还将使用癫痫大鼠模型和癫痫病人脑组织，进一步探讨Pcdh-rC5在癫痫疾病中的作用，为癫痫疾病的治疗提供新的线索和候选药物靶点。

中枢神经系统中兴奋性谷氨酸能突触和抑制性GABA能突触之间存在精细的平衡，这种平衡的打破可导致一些神经系统疾病，如癫痫、阿尔茨海默症（AD）和帕金森病等。我们前期研究发现在海人酸（KA）诱导的癫痫小鼠模型上，突触黏附蛋白Pcdh-γC5的mRNA水平显著升高，而Pcdh-γC5在前期研究中证实可以通过与GABAA受体相互作用，调控GABAA受体在神经元膜上的表达和GABA能突触的稳定。我们在前期研究的基础上，通过免疫印迹、免疫荧光、电生理记录等一系列实验，发现无论在KA诱导的癫痫小鼠模型，还是APP/PS1转基因AD小鼠模型上，GABA能突触功能以及Pcdh-γC5蛋白水平均表现出病理性升高。进一步研究发现Pcdh-γC5可以调控神经元上的突触形成，并通过调节GABA能突触的突触前递质释放，有效调控神经系统的抑制性突触功能，在癫痫以及AD疾病的病理性兴奋性失衡及突触功能调节方面发挥重要的作用，为进一步阐明癫痫和AD的分子病理机制提供了重要的线索。