Neto蛋白对kainate-型谷氨酸受体的突触定位和功能的调节作用

Kainate receptors,a type of ionotropic glutamate receptors, play an important role in excitatory neurotransmission in the CNS. Binding glutamate, the postsynaptic kainite receptors are activated, mediate cations flux through membrane and lead to membrane depolarization. Malfunction of kainite receptors results in excitotoxicity and neurodegenarative diseases. However, how kainate receptor traffic to membrane and target to synapses remains elusive. Recent studies demonstrate that Netos, a new family of auxiliary proteins in brain, modulate kainate receptor pharmocological properties and kinetics. Our recent work found that Netos promote kainate receptor synaptic expression (Grager A, Shi Y, et al, 2013). Are Netos required for kainate receptor synaptic targeting? This proposal will use a combination of electrophysiological and molecular techniques to study the role of Netos in membrane trafficking,synaptic targeting and function of kainate receptors. The study might estabolish Netos as new therapeutic targets for neuroexcitatory damages in future.

Kainate-型谷氨酸受体，在中枢神经系统的兴奋性神经递质传递中起着重要的作用。突触后膜上的kainate受体的基本功能是被突触前膜释放的谷氨酸分子激活，介导离子进出细胞而改变突触后神经元的兴奋性。Kainate 受体功能的紊乱会导致兴奋性神经毒作用和退行性神经疾病。但是kainate受体如何进入突触膜的过程并不清楚。最近的研究发现，脑内的kainate受体结合有辅助亚基- - Neto家族蛋白，Neto蛋白调节kainate受体的药理特性和动力学。申请人近期的工作（Nature, 2013）发现Neto 蛋白促进kainate受体的突触表达。 Neto是否对kainate 受体突触定位起决定性的作用呢？本研究将综合利用神经电生理，分子生物学的研究方法，从过表达和基因敲除两个方面着重研究Neto蛋白对kainate受体的跨膜转运、突触定位和功能的影响。

大脑内神经元之间兴奋性神经传递主要依靠谷氨酸，突触前膜释放谷氨酸，结合突触后膜的谷氨酸受体从而引起突触后神经元的去极化和兴奋。突触后膜含有三类离子型的谷氨酸受体，分别是AMPA受体，NMDA受体和kainate受体。KAR具有比较特殊的分布和功能，既可以表达在突触后膜，也可以表达在突触前膜，起调节突触可塑性的作用。近年来发现KAR有一类调节亚基成为Neto蛋白包括Neto1和Neto2。关于它们如何调节KAR的上膜和功能，领域内有一些相互矛盾的说法，为了阐明Neto蛋白调节KAR的机理，我们设计了这个课题。我们主要利用小鼠海马体的脑片培养，利用CA1椎体神经元，它们的突触后膜上不表达KAR，在其中过表达不同的KAR和NETO的组合，得出了以下的几个结论:..1..过表达GluK1不能改变兴奋性突触后电流，说明GluK1自己上膜能力弱，不能进入突触。.2..Neto帮助GluK1上膜并进入突触。.3..过表达GluK2极大地增强兴奋性突触后电流。共表达Neto不能进一步增强电流。.4..GluK1和GluK2突触表达的差异主要取决于它们的ATD结构域。.5..GluK1和GluK2对于突触的形态和发育有不同的作用。.6..Neto对GluK1/2的Gating动力学有不同的影响。 ..因此，我们的工作系统地研究了Neto蛋白对于Kainate受体的调节作用和机理，特别是突触定位的机制。由于谷氨酸受体只有进入突触才能发挥其生理功能，因此我们的工作有利于揭示Kainate受体在生理和病理过程中的功能，为理解kainate受体相关的神经疾病以及利用kainate受体作为靶点开发新型药物打下理论基础。.通过这个课题的实施，我们发表了5篇高影响力的SCI论文，其中两篇通讯作者论文分别发表在PNAS（2016）和Sci REP（2017）上，两篇第二作者论文分别发表在PNAS（2017）和Elife（2015）上，还有一篇合作论文发表在Front Mol Neurosci (2017)。部分数据还在整理和发表中。已经培养和毕业了一位博士生，还有2位博士和1位硕士生还在培养中