神經元活性調控TrkB受體再循環的機制研究

《神經元活性調控TrkB受體再循環的機制研究》是依託山東大學，由黃淑紅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：神經元活性調控TrkB受體再循環的機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃淑紅
• 依託單位：山東大學

中文摘要

腦源性神經營養因子(BDNF)不僅能促進神經元的存活、分化、樹突和軸突的生長，而且在調節突觸可塑性中起著關鍵作用，它的生物學功能主要由TrkB受體介導。研究顯示神經元活性可以調節BDNF對神經元的作用，使BDNF能選擇性地作用於高活性的神經元。我們前期研究發現神經元活性可以顯著減少TrkB內吞後進入降解途徑，從而使更多的TrkB進入再循環途徑回到細胞膜上。這提示神經元活性對BDNF的調節作用，在一定程度上是通過增加TrkB受體內吞後再循環來增加其在細胞膜表面的分布。但是調控這一過程的分子機制目前尚不清楚！本項目將研究神經元活性調控TrkB受體再循環的分子機制，以及這種活性依賴的TrkB再循環對BDNF生物學功能的影響。本研究旨在研究活性調控TrkB受體再循環的分子機制及其相應的生物學意義，有助於我們深入了解BDNF的作用機制。

結題摘要

BDNF不僅能促進神經元的存活、分化、樹突和軸突的生長，並且在調節活性依賴的突觸可塑性中起關鍵作用。TrkB在BDNF功能執行中起到非常重要作用。在本部分工作中，我們證明了神經元活性以一種Rab11依賴的方式，調控BDNF依賴的TrkB-FL內吞後的再循環。我們的結果對神經元活性增強TrkB-FL再循環的機制及意義提出了多個創新點。首先，我們發現cLTP可以顯著增強TrkB-FL的再循環。我們發現由甘氨酸引發突觸後NMDA受體激活的cLTP可以抑制BDNF誘導的TrkB-FL降解，同時加入AP5可以抑制這一現象。實驗證實cLTP刺激顯著增強內吞後TrkB-FL的再循環，而不是TrkB.T1的再循環。我們進一步證實這種活性依賴性的TrkB-FL再循環依賴於TrkB的激酶活性。cLTP條件下TrkB-FL的活性依賴性再循環會增加膜表面TrkB-FL的量，以此增強BDNF信號傳遞鏈對突觸可塑性的調控。第二，我們發現Rab11和Rab4分別介導TrkB-FL和TrkB.T1的再循環，從而解釋了為什麼cLTP刺激後只增加TrkB-FL的再循環。我們本次研究進一步發現，Rab11S25N抑制TrkB-FL的再循環，而激活型的Rab11Q70L能夠明顯增加TrkB-FL的再循環。Rab4的突變體會抑制TrkB.T1的再循環但對TrkB-FL的再循環沒有影響。我們證實cLTP只能特異性的增強TrkB-FL的再循環而不是TrkB.T1的再循環。第三，我們證明了TrkB-FL再循環的增加會導致BDNF誘發的TrkB下游信號的增強，同時促進TrkB-FL在LTP期間向突觸後密度區的易位。因此，TrkB-FL 再循環增加導致的PI3K和Erk信號通路的增強可能對LTP調節起作用。而且我們發現，LTP導致的TrkB-FL再循環的增加促進了TrkB向突觸後密度移動。第四，我們發現活性形式的Rab11可以增強TrkB和PSD95的相互作用；cLTP刺激可以促進Rab11向其活性形式轉換，從而增強TrkB與PSD95的結合。我們第一次證實神經元活性通過Rab11的活性來調節TrkB與PSD95之間的相互作用。第五，我們發現馬達蛋白Myo5a與TrkB-FL有相互作用並且介導BDNF依賴的TrkB-FL受體再循環，這種作用依賴TrkB-FL受體的激酶活性。