神经突触粘附分子在突触多样性特化中的作用

大脑整合和处理信息，是通过错综复杂的神经环路中的一系列突触来执行的，几乎所有脑功能异常都与突触异常有直、间接关联。虽然在突触传递方面有很大的研究进展，但对突触形成、多样性的特化，介导突触组装成神经环路的机制知之甚少。我们在研究突触粘附分子时发现，果蝇突触粘附分子DNL(1-4)均存在于NMJ区域，其突变体却产生不同的突触传递特性和GluR异常聚集表型。结合现有资料，我们提出假设：NRXNs和NLGNs参与突触前、后的特化而在突触多样性形成与特化中发挥作用，进而参与信号传递、整合和神经环路组装。我们利用果蝇仅有1个NRXN和4个NLGN基因这一相对简单的特点，以肌细胞6中NMJ为研究模型，通过分子遗传学、生物化学、形态与生理学以及"光-电"一体化手段，分析该NMJ之Bouton中的全部突触形态与功能的变化规律，以期阐明不同dnl基因在突触多样性特化中的功能，为研究环路组装机制奠定基础。

Neuroligin（NLG）是一类位于突触后的细胞粘附分子，它与突触前的Neurexin（NRX）相互作用，促进突触的形成、成熟与稳定，并参与突触信号的传递。有研究显示人类NLG基因突变与自闭症等精神疾病相关。果蝇有四种NLGs，表达于中枢神经系统和神经肌肉接头（NMJ）中，因此本研究以果蝇NMJ为模型，探讨不同DNLGs分子在Bouton生长与突触发育中的作用。研究发现，DNLG2、3和4定位于中枢神经系统和NMJ，DNLG1仅在NMJ中检测到而未能在中枢神经系统检测到，而内源性的DNLG4仅定位于NMJ的突触前。dnlg1突变导致突触后GluR聚集异常，dnlg2基因敲除后导致突触后GluRIIA上升而GluRIIB下降，dnlg3基因敲除后GluRIIA下降；这些基因突变导致突触传递发生不同的改变，包括EJP，mEJP等，表明DNLGs在突触结构完整性、突触特化方面有不同的重要作用。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、bouton生长，如此共同参与突触发育与稳态调节。突触后DNLG1通过其胞内段的WIRS 基序与F-actin组装调控因子WAVE 调控复合物(WRC)结合，通过APR2/3信号通路调节突触细胞骨架组装，而DNLG2可能通过PAK-limK信号通路调节突触后细胞骨架组装，共同调节突触的结构。