NMDA受體亞單位裝配、運(yùn)輸以及膜表面表達(dá)的分子機(jī)制.pdf

1、NMDA受體屬于離子型谷氨酸受體,它在突觸傳遞,突觸可塑性及興奮性毒性中都扮演著重要的角色.與其它非NMDA受體不同,功能性NMDA受體主要是由NR1和NR2亞單位裝配而成的異聚體,而單獨(dú)在異源系統(tǒng)中表達(dá)的受體亞單位大都滯留在ER,不能在質(zhì)膜上表達(dá).其中,NR1亞單位有八種剪接變體,是形成功能性NMDA受體通道的必要成分,NR2亞單位包括NR2A-NR2D四個(gè)相關(guān)基因,不同的NR1亞單位剪接變體和不同的NR2亞單位決定了受體不同的通道性

2、質(zhì).這種亞單位組成的差異形成了NMDA受體的功能異質(zhì)性,并很大程度上成為NMDA受體多樣而復(fù)雜的生理功能的內(nèi)在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ).盡管目前的研究已經(jīng)讓人們很好地了解了含不同亞單位的NMDA受體的功能特征,但是這種功能特征的內(nèi)在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),特別是對(duì)于NMDA受體是如何實(shí)現(xiàn)亞單位特異性裝配,如何通過(guò)ER質(zhì)控等受體早期發(fā)生事件的內(nèi)在機(jī)制還不是非常清楚.有研究提示,NR1的C末端有決定ER滯留的RXR基序,只有與NR2亞單位共表達(dá)才能掩蓋此基序并表達(dá)在細(xì)胞

3、膜上,但是NR2亞單位當(dāng)單獨(dú)在異源系統(tǒng)中表達(dá)時(shí)也是滯留在ER,不能表達(dá)到細(xì)胞膜上,它的,ER滯留機(jī)制目前并不清楚.另外,來(lái)自AMPA和KA受體的研究提示,離子型谷氨酸受體亞單位的裝配是二聚體的二聚化這樣一個(gè)過(guò)程,即亞單位先形成同二聚體,然后同二聚體之間再裝配成異四聚體,其中,AMPA和KA受體亞單位的ATD決定了同二聚體的形成,S1,跨膜區(qū)以及S2區(qū)參與了異聚體的裝配,截短再連接實(shí)驗(yàn)同樣提示NMDA受體的裝配也是二聚體的二聚化這樣一個(gè)過(guò)

4、程,但是決定NMDA受體亞單位裝配的區(qū)域并不明確.有研究提示NR1亞單位的ATD對(duì)形成功能性受體是必須的,而NR1亞單位的整個(gè)N末端參與了受體亞單位的裝配,但是也有研究提示缺失了ATD的NR2亞單位可以與NR1亞單位形成功能性受體.因此對(duì)于NMDA受體N末端在受體裝配中的作用也不是非常清楚. 為了更好地探索這些科學(xué)問(wèn)題,我們首先將一種生物物理的方法---熒光共振能量轉(zhuǎn)移(nuorescence resonance energy t

5、ransfe,FRET),應(yīng)用到NMDA受體裝配的研究中.因?yàn)镕RET技術(shù)可以實(shí)時(shí)觀察活細(xì)胞內(nèi)的蛋白之間的相互作用并且被廣泛應(yīng)用于多種受體裝配,構(gòu)象改變等研究中.我們的結(jié)果顯示,當(dāng)NRla,NR2A.NR2B亞單位單獨(dú)在HEK293細(xì)胞中表達(dá)時(shí),可以各自形成同二聚體,當(dāng)與其它亞單位共表達(dá)形成NMDA受體時(shí),這些同聚體仍然存在.這一結(jié)果也進(jìn)一步支持NMDA受體的裝配是一個(gè)二聚體的二聚化過(guò)程.同時(shí),通過(guò)推算FRmax,我們發(fā)現(xiàn)NR亞單位同二

6、聚體的N端構(gòu)象在形成功能性受體的前后是發(fā)生變化的,特別是對(duì)于.NRla亞單位,其同二聚體的N端構(gòu)象會(huì)因與其配對(duì)的NR2亞單位的不同而發(fā)生不同的改變.而利用不同N端結(jié)構(gòu)域缺失的手段我們發(fā)現(xiàn),在HEK293細(xì)胞內(nèi),即便整個(gè)N末端(N terminus, NT),即N端大約前550個(gè)氨基酸都缺失,NR亞單位在ER內(nèi)也能形成同聚體或彼此之間形成異聚體.這就提示NT對(duì)于NMDA受體亞單位之間的裝配不是必要條件.結(jié)合活細(xì)胞表面染色和電生理的方法,

7、我們還發(fā)現(xiàn),截掉NR亞單位的氨基酸末端區(qū)域(amino-terminal domain,ATD),即截掉N端大約前400個(gè)氨基酸的NR2A,NR2B亞單位仍然可以與野生型的NRla亞單位形成表面表達(dá)的功能性受體.但是對(duì)于截掉ATD的NRla亞單位來(lái)說(shuō),它只能與全長(zhǎng)的NR2B亞單位形成功能性受體,但是不能與全長(zhǎng)的NR2A亞單位形成功能性受體.如果將NR2A與NR2B的.ATD交換,結(jié)果則完全相反,當(dāng)NR2A的.ATD被換成NR2B的ATD