生命学院童夏静组发现突触前CaMKII在神经元突触通讯的新功能

3月15日，上海科技大学生命学院童夏静课题组在国际学术期刊《自然•通讯》（Nature Communications）上发表了题为“UNC-43/CaMKII-triggered anterograde signals recruit GABAARs to mediate inhibitory synaptic transmission and plasticity at C. elegans NMJs”的研究成果，报道了突触前钙/钙调蛋白依赖的蛋白磷酸激酶II（CaMKII）触发突触通讯新功能的发现，探讨了其调控抑制性突触传递的效率与可塑性。

突触是神经细胞之间的连接，通过突触传递，神经元可以接收兴奋性信号与抑制性信号。抑制性突触传递的紊乱与多种精神类疾病相关，如自闭症、抑郁症、精神分裂症等。突触传递既能保持稳定性，也能根据环境变化做出调节以适应环境。在适应环境的过程中，突触的上级神经元（突触前神经元）需要和下级神经元（突触后神经元）进行“通讯”：上级神经元在感知环境（神经活性）变化时，需要触发顺向信号“告知” 下级神经元环境的变化，让其做出改变，从而调控突触传递效率、适应环境。然而，在抑制性突触中上级神经元（突触前神经元）如何触发顺向信号一直不清楚。

CaMKII可以感知神经活性介导的胞内钙离子信号，自40年前其被发现以来，很多科学家聚焦于突触后CaMKII的功能，发现突触后CaMKII通过调控受体的胞内转运及突触内招募等过程参与可塑性，并证明其与学习与记忆高度相关。越来越多的研究发现CaMKII也在突触前有较高的富集，但是突触前CaMKII的功能一直未知。

本研究首次发现在抑制性突触中，突触前CaMKII可以触发突触前顺向信号Neurexin和Punctin蛋白，通过促进Neurexin上膜和Punctin分泌，从而跨突触招募突触后支架蛋白Neuroligin来稳定GABAA受体(图)。研究人员利用光遗传学手段激活突触前神经元，发现CaMKII可以感知神经活性的变化并增加顺向信号的强度，进而诱导突触后GABAA受体聚集。该工作证明了突触前CaMKII参与抑制性突触可塑性。

值得一提的是，参与编码该顺向信号通路的基因（CAMK2A，NRXN，NLGN等）都与自闭症等精神类疾病高度相关，因此该顺向信号的紊乱很有可能是某些精神类疾病的发病机理。

上海科技大学生命学院2018级硕博连读研究生郝越及澳大利亚昆士兰大学博士后Haowen Liu为该论文的第一作者，童夏静教授为该论文通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。该研究的合作团队还包括澳大利亚昆士兰大学的胡志涛课题组和华中科技大学的高尚邦课题组。本研究在上海科技大学生命科学与技术学院分子影像平台的支持下完成，获得了科技部2030-脑科学与类脑研究重大项目、国家自然科学基金委员会、上海市科学技术委员会、上海科技大学启动经费及国家重大国际(地区)合作研究项目资助。

论文链接：（点击阅读原文获取更多内容）

https://www.nature.com/articles/s41467-023-37137-0