突觸活性通過APPL1介導的TrkB內(nèi)體樹突逆向運輸調(diào)控核內(nèi)ERK-CREB信號通路的機制研究.pdf

1、在神經(jīng)系統(tǒng)中，突觸活性調(diào)控基因表達是神經(jīng)元建立其功能特性穩(wěn)定改變的主要方式，也是形成長時程突觸可塑性和長期記憶的基礎(chǔ)。當神經(jīng)元突觸部位受到外界信號刺激后，相應(yīng)的受體或通道將信號傳遞到突觸內(nèi)，并經(jīng)過長距離運輸過程將信號轉(zhuǎn)運至細胞核內(nèi)以激活轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄，從而引起神經(jīng)元功能長時程的改變。神經(jīng)元具有極其復雜的樹突結(jié)構(gòu)，對于神經(jīng)元如何偶聯(lián)突觸興奮性與核內(nèi)轉(zhuǎn)錄水平的分子機制目前還知之甚少。TrkB受體，是酪氨酸激酶受體(Receptor t

2、yrosine kinase，RTK)家族中重要的成員之一，也是腦源性神經(jīng)生長因子（Brian-derived neurotrophic factor，BDNF）的受體。一系列的藥理學以及轉(zhuǎn)基因動物實驗證實TrkB在神經(jīng)元長時程的突觸可塑性中起到關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用。突觸活性可以刺激BDNF的釋放以及TrkB的激活，BDNF可以調(diào)控基因的表達水平，給與BDNF處理還可以引起TrkB沿著樹突進行逆向運輸。那么，TrkB是否可能起到偶聯(lián)突觸活性與

3、核內(nèi)轉(zhuǎn)錄水平的作用？如果是這樣，那么其內(nèi)在的分子機制是怎樣的，以及這樣的信息傳遞通路的功能意義如何？
　　APPL1(Adaptor protein containing pH domain, PTB domain, and leucinezippermotif)作為Rab5的效應(yīng)因子，被認為是早期內(nèi)體的標記物。APPL1還可以將內(nèi)化的受體與下游信號通路如PI3 K(Phosphoinositide-3-kinase)/AKT，E

4、RK(Extracellularregulated protein kinases)等相偶聯(lián)，因此APPL1標記的內(nèi)體又被認為是一類特殊的內(nèi)體——信號內(nèi)體（Signaling endosome）。我們早期的研究發(fā)現(xiàn)，APPL1在神經(jīng)系統(tǒng)中可以偶聯(lián)N-甲基-D-門冬氨酸(N-methyl-D-aspartate，NMDA)受體以及胞內(nèi)PI3K/AKT信號通路，并對神經(jīng)元起到保護作用。在本研究中，我們鑒定出一條由APPL1介導的TrkB內(nèi)體

5、沿樹突的逆向運輸途徑，這條通路在偶聯(lián)突觸活性與核內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄中起到關(guān)鍵的作用。首先，利用免疫染色、生化及活細胞成像的方法，我們發(fā)現(xiàn)，在海馬神經(jīng)元中，增強突觸活性可以促進BDNF的釋放并激活TrkB，TrkB隨之內(nèi)化到含有APPL1的內(nèi)體中，并進而沿著樹突微管蛋白逆向運輸。然后，我們鑒定出APPL1上存在一個核定位信號，可以與核轉(zhuǎn)運蛋白Importinα1有直接的相互作用。如果使用多肽干擾APPL1與Importinα1的相互作用，則干擾T

6、rkB及APPL1的逆向運輸。進一步研究發(fā)現(xiàn)，APPL1介導的TrkB逆向樹突運輸過程決定了核內(nèi)ERK的活性，以及CREB磷酸化水平的維持。最后，利用電生理及行為學實驗，我們發(fā)現(xiàn)，這一過程還參與了長時程增強(Long-term potentiation，LTP)的維持以及長期記憶(Long-term memory)的形成。
　　綜上所述，我們的研究提示，在神經(jīng)元的樹突中，存在一條由APPL1介導的TrkB內(nèi)體逆向樹突運輸通路，可以