mTOR信號通路在M1毒蕈堿型乙酰膽堿受體調(diào)控AMPA受體GluA1亞基中的作用及機制.pdf

1、毒蕈堿型乙酰膽堿受體（muscarinic acetylcholine receptor，M受體）亞型Ml受體（Ml receptor，M1R)在腦內(nèi)的分布量最大，并且在大腦皮層和海馬中大量表達，發(fā)揮著重要的促進學習和記憶的功能，激活M1 R可增強長時程增強（long- time potentiation，LTP),而且激活海馬M1 R可誘導神經(jīng)元樹突棘頭部絲狀偽足的形成從而改善神經(jīng)突觸可塑性。a-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙

2、酸（a-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionicacid,AMPA)受體屬離子型谷氨酸受體，介導中樞神經(jīng)系統(tǒng)快速興奮性突觸傳遞，其在突觸后膜的動態(tài)表達與LTP、長時程抑制（long-timedepression,LTD)的誘發(fā)和維持密切相關(guān)，參與調(diào)節(jié)突觸可塑性及學習記憶活動。
　　我們課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，選擇性激活M1R可以引起AMPA受體亞基GluAl向神經(jīng)元表面和突觸后膜運輸

3、，而且GluAl亞基的Ser845位的磷酸化水平明顯升高。此外，GluAl Ser845磷酸化在M1 R促進學習記憶中起著重要作用。研究還發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典的PI3K-Akt細胞信號通路在M1R磷酸化GluAl Ser845的過程中發(fā)揮著重要的作用。由于PI3K-Akt可激活mTOR，而且mTOR信號通路可通過增加蛋白表達而影響突觸可塑性，那么在M1R磷酸化GluAl Ser845的過程中，mTOR起著什么樣的作用？初步研究表明短時間使用mTO

4、R抑制劑雷帕霉素（rapamycin)即可抑制卡巴膽堿磷酸化Ser845的作用，說明mTORCl在M1R調(diào)控AMPA受體的過程中起重要作用。mTORCl的下游信號蛋白核糖體S6激酶1(ribosome protein subunit6 kinase1，S6 K1)和真核細胞翻譯起始因子4 E結(jié)合蛋白1(the eIF4E-binding protein1,4E-BP1)是否參與到這一過程中？
　　本研究利用膽堿受體激動劑卡巴膽堿(

5、carbachol，C C h)、M1R選擇性激動劑77-LH-28-1、mTOR抑制劑雷帕霉素（rapamycin)，以原代海馬神經(jīng)元（培養(yǎng)18-21天）、小鼠海馬組織勻漿和組織切片等為研究對象，采用westernblot方法檢測蛋白及其磷酸化水平、生物素表面蛋白標記法檢測蛋白在細胞膜表面的動態(tài)變化、活細胞實時成像監(jiān)測細胞表面和樹突棘AMPA受體G luA l變化、組織免疫熒光進一步驗證蛋白磷酸化水平和共定位等方法在細胞、組織水平研究

6、mTOR信號通路在M1R調(diào)控AMPA受體GluAl亞基中的作用及機制。
　　研究結(jié)果表明：1、原代海馬神經(jīng)元細胞和小鼠海馬組織中，激動M1R均可增加mTOR的活性，使mTOR Ser2448磷酸化水平升髙；2、mTOR抑制劑rapamycin短時使用即可抑制M1R激活所致的GluAl亞基Ser845磷酸化的增加以及GluAl向神經(jīng)元表面和樹突棘的運輸；3、在原代海馬神經(jīng)元細胞和小鼠海馬組織中，激動M1R增加mTORCl下游靶蛋白p

7、85S6Kl的磷酸化水平，而對 p70S6Kl和4E-BP1的磷酸化水平無影響，短時使用rapamycin可阻斷M1R增加p85S6Kl磷酸化的作用；4、 shRNA干擾以降低p85S6Kl蛋白表達逆轉(zhuǎn)M1 R增加GluAl Ser845磷酸化水平和促進GluAll由胞內(nèi)轉(zhuǎn)位至細胞膜的作用。
　　上述研究結(jié)果揭示mTORCl信號通路的下游靶蛋白p85S6Kl在 M1R調(diào)控AMPA受體GluAl亞基的過程中起著至關(guān)重要的作用，該研究