神经网络连接所必须的外部蛋白

根据德国国家眼科研究所(NEI)和弗莱堡大学的一项小鼠研究，Noelin家族分泌的蛋白质与AMPA谷氨酸受体的外部部分结合，并将其稳定在神经元细胞膜上，这是神经元之间传递全强度信号所必需的过程。如果没有这种外部的稳定蛋白网络，AMPA受体就不再保留在突触上，从而导致微弱的、短暂的突触信号。这些发现不仅为学习和记忆等过程提供了见解，而且还为青光眼等致盲疾病的发展提供了见解。这项研究发表在《Neuron》杂志上。NEI是美国国立卫生研究院的一部分。

“这项研究表明，Noelins在支持大脑和其他神经组织(如视网膜)的突触功能方面起着至关重要的作用，”NEI视网膜神经节细胞生物学部门负责人、该报告的通讯作者之一Stanislav Tomarev博士说。

神经元通过突触将信号从一个细胞传递到另一个细胞，突触是两个细胞之间的特殊连接点。大脑中主要的兴奋性突触是谷氨酸突触，这意味着它们使用化学信使谷氨酸在突触间传递信号。突触前“发送”细胞释放谷氨酸，谷氨酸穿过突触间隙，被突触后“接收”细胞上的谷氨酸受体感知。这些谷氨酸受体是离子通道;当通道感知谷氨酸时，它们打开，在突触后细胞内产生新的神经元信号。为了产生强烈的信号，必须在细胞表面突触的正确位置存在足够的受体。

在一项新的研究中，由Freiberg大学的Tomarev和Bernd Fakler医学博士领导的研究小组使用生化和遗传方法来探索维持AMPA型谷氨酸受体在神经突触定位的细胞外蛋白的复杂网络。

研究人员首先提取了小鼠的脑组织，并分离出细胞膜及其附着的蛋白质。利用质谱和专门的分析技术，研究小组确定了哪些蛋白质与这些膜中的AMPA受体相关。Noelin家族蛋白(主要是Noelin 1，但也有Noelin 2和3，也分别称为Olfactomedins 1、2和3)与AMPA受体密切相关。研究人员还发现了分泌和膜锚定的蛋白质，如神经磷脂和溴化蛋白，它们已知存在于突触中。

为了更好地理解Noelin如何帮助调节神经元活动，研究人员培养了缺乏所有三种Noelin蛋白质的小鼠。没有Noelins的存在，小鼠海马突触中AMPA谷氨酸受体的数量要少得多。当研究人员试图刺激缺乏诺埃林的神经元时，神经元信号比正常情况低得多。

然而，神经元信号不仅仅是更低。记忆形成的关键步骤之一是长期神经元信号传导，也被称为长期增强。这是通过在突触中招募和稳定额外的谷氨酸受体来实现的，随着时间的推移，导致持续的信号通过神经元。在缺乏Noelins的小鼠的大脑中，这种稳定没有发生，这意味着神经信号不仅低，而且寿命也很短。

Tomarev说:“虽然这项首次研究显示了Noelins在大脑中的作用，但这些蛋白质在视网膜中也非常普遍。我们的下一个任务是了解这些分泌蛋白网络的变化是如何导致包括青光眼在内的视网膜疾病的发展的。

来源：Neuron

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