14-3-3对神经细胞树突棘形态和突触功能的调控机制

14-3-3通过与磷酸化的目的蛋白结合而影响蛋白复合物的组装与去组装，从而调控细胞的多种结构体系、生化反应以及信号转导过程。通过生物信息学分析及生化实验，我们首次发现14-3-3蛋白家族的一些成员与在神经细胞树突棘中大量存在的微丝结合蛋白drebrin A相互作用，证明了这种结合依赖于drebrin A特异位点的磷酸化。初步实验结果显示14-3-3和drebrin A相互作用能促进树突棘部位微丝的组装、并导致树突棘的数量和结构的变化。我们下一步将继续通过14-3-3寻找与树突棘形态发生和突触功能相关的微丝结合蛋白，通过对微丝结合蛋白的模拟磷酸化/去磷酸化、14-3-3相关亚型的去功能化突变，RNAi等实验来分析这些蛋白对树突棘微丝网络结构的影响以及调控过程，探讨树突棘形态发生的分子机制以及与突触的结构和功能的关系。这些工作将为神经系统病变的成因和防治提供理论依据。

14-3-3作为衔接分子，通过与磷酸化的目的蛋白结合而影响蛋白复合物的组装与去组装，从而调控细胞的多种结构体系及信号转导过程。在本项目中，我们围绕14-3-3相互作用蛋白与神经细胞分化及疾病这一个基本命题，应用分子生物学、生物化学和细胞生物学等相关的实验方法，从小鼠脑组织中筛选到了GRIP1（Glutamate receptor interacting protein1）, NF-L(Neurofilament protein-L)和Drebrin A（DreA）等数个与14-3-3相互作用的蛋白，并证实了：(1) AKT1可以将神经细胞突起中的接头蛋白GRIP1的956位苏氨酸磷酸化，调节14-3-3或Myosin VI与GRIP1之间的相互作用，从而调控神经突起内Trip6的运输和亚细胞定位，继而进一步参与树突和树突棘形态发生（相关的论文正在发表中）。(2) NF-L是神经丝的重要组成部分， NF-L的突变能够引起II型夏-马-图三氏疾病（Charcot-Marie-Tooth disease，CMT）疾病，表现为NF-L突变体形成聚集体，并导致运动和感觉神经元的轴突发生退化。我们的研究结果表明14-3-3蛋白通过与磷酸化的NF-L的头部结构域的相互作用调节神经丝的动态组装，并且阐明了NF-L上与14-3-3结合位点的突变与II型CMT的关联性，进一步的工作有望为CMT的治疗提供药物靶点（部分结果发表在Journal of Cell Science）。(3) 神经元的树突棘是神经元接收外部信号的重要组成部分。DreA是定位于树突棘的F-肌动蛋白相关蛋白,对树突棘发育和成熟至关重要。我们发现DreA的微丝结合结构域（ABD）存在4个磷酸化位点：Ser241、267、272、274。其中Ser241、255的磷酸化与PKA相关。利用PKA激动剂处理提高DreA的磷酸化水平以及Ser241、255位点的模拟磷酸化都能导致DreA与微丝的结合能力减弱。在原代培养的海马神经元中，过表达野生型的DreA和Ser241、255位点的模拟磷酸化突变体能诱导海马神经元树突上长出树突棘样突起，但模拟磷酸化突变体诱导生长的突起数量明显减少。因此，DreA的磷酸化对神经元树突棘的发育起着重要作用（相关的论文正在整理中）。