催产素受体的磷酸化与社交行为：蛋白激酶D1对催产素受体的转录后调控及机制研究

Social behavior is one of the most important and basic behavior of human and animals and has a fundamental influence on the survival of individuals and species. A variety of central nervous diseases such as autism, schizophrenia and bipolar disorder are associated with serious deficiency of social behavior. Our previous studies demonstrate that PKD1 phosphorylates oxytocin receptor (OTR) and this PKD1-mediated phosphorylation of OTR is essential for long-term social memory. In vivo disrupting the phosphorylation of OTR by PKD1 in the medial nucleus of amygdala (MeA) inhibits long-term social memory. Based on the above results and literature, we hypothesize that the post-translational modification of OTR promotes the function of it and regulates long-term social memory, and MeA is a key brain area in this regulation. To prove the hypothesis, we will demonstrate the mechanisms of PKD1-OTR interaction and the function of PKD1-mediated phosphorylation of OTR in social behavior. Our project will shed new insight into the mechanisms of PKD1-mediated post-translational modification of OTR and the regulatory mechanism of social behavior. Our project will also provide potential therapeutic targets and approaches in clinical treatment of social deficiency and related diseases.

社交行为是人和动物最基本和重要的行为之一，影响着人类生活和工作的各个方面。人类诸多中枢神经系统疾病如孤独症、精神分裂症和双向情感障碍等均伴随严重的社交行为障碍。我们的预实验结果发现，蛋白激酶D1（PKD1）能够磷酸化在社交行为中发挥重要作用的催产素受体（OTR）并维持动物长时程社交记忆，杏仁核皮质内侧核群（MeA）干扰二者的相互作用抑制动物长时程社交记忆。据此我们提出假说：PKD1通过对OTR的转录后调控增强OTR功能并维持动物长时程社交记忆，MeA是发挥调控作用的关键脑区；干扰PKD1对OTR的磷酸化导致社交记忆障碍。围绕该假说，我们将明确PKD1作为OTR转录后调控子在社交行为中的作用，并以MeA脑区为例，阐明PKD1对OTR的磷酸化作用调控社交记忆的机制。本项目对阐明OTR转录后调控和调控社交行为的分子机制具有重要意义，并为临床上社交缺陷等神经系统疾病的治疗提供新的药物靶点和思路。

正常的社交能力对人和动物适应环境并繁育后代至关重要。多种神经精神疾病如孤独症谱系障碍和精神分裂症等均伴有严重的社交能力损伤。因此，深入探讨社交行为发生的神经生物学机制和调控社交行为的关键信号通路，对理解和治疗社交行为缺陷相关的精神疾病有着非常重要的意义。催产素受体（Oxytocin receptor，OTR）广泛表达于脑社交行为网络中，在社交相关行为和情绪中发挥重要作用。OTR为G蛋白偶联受体，其活性与功能受到翻译后修饰调控。本项目采用体外激酶实验与细胞实验，证明蛋白激酶D1（Protein kinase D1，PKD1）可以磷酸化催产素受体OTR第261位丝氨酸，并在催产素刺激下增强OTR下游ERK1/2的磷酸化。动物行为实验证明PKD1与OTR的相互作用可以调控动物内侧杏仁核（Medial amygdala，MeA）脑区介导的长时程社交记忆。通过在体钙成像实验发现在长时程社交记忆实验中，野生型大鼠MeA的钙信号变化在面对熟悉鼠时显著低于陌生鼠，而OTR S261A基因敲入大鼠无显著差异。通过在野生型大鼠MeA注射干扰肽Tat-S261抑制OTR第261位丝氨酸的磷酸化，或在MeA脑区特异性敲低小鼠PKD1基因表达，都使MeA介导的长时程社交记忆受损。进一步，我们发现人类OTR基因单核苷酸多态性位点 rs200362197位于 PKD1 磷酸化位点的保守识别区序列中，其突变可导致OTR及相关信号通路功能受损。.综上，本项目证明了OTR是PKD1新的磷酸化底物，PKD1对OTR第261位丝氨酸的磷酸化可调控该信号通路，影响MeA介导的社交记忆能力。本项目首次阐述了催产素受体的转录后磷酸化修饰在分子水平、脑区以及社交行为中多层次的调控功能，阐明PKD1对OTR的转录后调控及其在社交行为的作用，为OTR的社交相关调控功能提供了位点及脑区特异性证据，也为理解社交缺陷的分子机制提供了新的启示。