Neurexin定向转运及对相关分子调控的分子机制研究

儿童孤独症是一类严重孤独，缺乏情感反应等特征的精神疾病。据不完全统计，孤独症谱系障碍发病率约为1/150。家系分析发现神经细胞突触粘附分子Neurexin与其关联。体外研究表明Neurexin参与突触的形成，在体功能及其机制不清。Neurexin在脊椎动物高度多态，结构和功能在进化上保守。利用果蝇只有一个neurexin基因(dnrx)之优势，我们前期研究发现其参与突触的形成并与学习相关，并发现dnrx突变严重影响果蝇光受体Rh1的表达，强烈提示DNRX可能参与膜蛋白后加工和转运，可能帮助突触（发育和/或维持）受体、离子通道或其它突触蛋白的表达和突触定位。本项目将以果蝇视觉系统为研究模型，结合遗传学、分子生物学和电生理等技术开展DNRX介导光受体表达及DNRX定向转运的分子机制研究，探讨Neurexin的新功能，揭示Neurexin在突触发育过程中的作用机制，为阐明孤独症发病机制提供帮助。

儿童孤独症谱系障碍(ASD)是一类神经发育疾病，其临床表现主要为社会交往障碍、语音交流障碍和重复呆板行为，并伴随智力低下、脂代谢紊乱、睡眠障碍等一系列障碍。美国的流行病学数据显示，其发病率在不断上升，已达新生儿的1%，给社会和家庭带来巨大的精神与经济负担。遗传关联分析显示细胞粘附分子Neurexin或Neuroligin基因突变和儿童孤独症发病密切相关，但该类分子如何影响儿童孤独症的发生及其生物学功能还不甚清楚。Neurexin在脊椎动物高度多态，结构和功能在进化上保守。利用果蝇只有一个Neurexin基因(dnrx)之优势，以果蝇视觉系统为研究模型，开展dNrx介导光受体表达及分子机制研究，探讨Neurexin的新功能，为阐明孤独症发病机制提供帮助。. 本研究解析了果蝇Neurexin在果蝇视觉系统中的分布及功能，显示dNrx广泛且特异性的分布于视觉系统及发育的各个阶段。发现了dnrx突变体果蝇的趋光性及对光的敏感性显著下降，此乃感光受体Rh1成熟障碍所致；分析发现dnrx突变体果蝇中Rh1成熟所必须的视黄醇水平低下，提示dNrx参与了视黄醇的转运过程。运用UAS-Gal4系统，我们确定了感光细胞来源的dNrx调控了视黄醇的转运，并揭示了dNrx的胞内段介导了该转运过程。通过酵母双杂交的筛选，我们发现了dNrx与视黄醇转运分子ApoL I直接相互作用，并在体影响ApoL蛋白的稳定性。Rh1的成熟缺陷可以通过特异性地高表达ApoL得以恢复。这些结果表明，果蝇Neurexin通过稳定载脂蛋白(ApoLI & II)进而介导视黄醛在色素细胞与感光细胞间的转运，调控rhodopsin的成熟。这种Neurexin具有不依赖于突触而参与视黄醛转运的新功能的发现对于了解孤独症的发病机制具有重要意义。此外，我们发现了Neurexin的配体，Neurolign 4, 其基因dnlg4突变体果蝇具有睡眠缺陷表型，发现并证实l-LNvs中表达的dNlg 4参与了果蝇的睡眠调节过程，Neuroligin 4通过与GABAa受体结合并介导GABAa的募集，进而介导其突触功能，影响l-LNvs的激活状态。由于孤独症儿童普遍存在睡眠障碍，这些研究工作对于阐明Neurexin/Neuroligin在儿童孤独症中作用具有重要意义。