限制神经可塑性的关键记忆分子

研究人员发现了蛋白RGS14作为学习和记忆阻碍分子的新功能。

　　

大脑有着惊人的运算能力，它支持着人类一生的学习和记忆。一段新经历很可能从根本上改变细胞间重要通讯工具“突触”的联系，为了适应突触改变，大脑的某些区域具有高度可塑性。

其中，最重要的记忆结构名叫“海马（hippocampus）”，其内富含全脑最具可塑性的细胞。

在海马中，相比高度可塑的CA1和CA3，它们之间的CA2区却显得相当不灵活，表现为CA2神经元的突触不容易发生可塑性变化，CA2区的功能特性与其相邻的区域形成了强烈对比。

过去，曾被低估的CA2，随后被证明与社交、空间和时间方面记忆有关，它也是咖啡因促进认知作用的靶点。然而， CA2独特的可塑性抵抗从何而来，对学习和记忆究竟有何影响，目前还不得而知。

埃默里大学和Max Planck佛罗里达神经科学研究所的研究人员首次在《eNeuro》期刊阐明，CA2富集蛋白RGS14是限制CA2可塑性的关键。

RGS14是一类特殊的支架蛋白，包含一个独特的结构域。Ryohei Yasuda实验室的博后研究员Paul Evans在之前的蛋白质组学研究中发现了两个新的RGS14相互作用伴侣：一个钙信号蛋白CaMKII和一个钙结合蛋白钙调蛋白（Calmodulin）。

CA1为了启动突触可塑性信号级联反应，首先需要让钙离子流入细胞，驱动CaMKII和钙调蛋白激活。鉴于这种关系，研究人员怀疑，CA2的RGS14可能是一个钙调节器，是CA2可塑性的门控。

为了验证这一观点，Evans和同事更深入地探索了这种隐匿的可塑性形式，科学家们将其命名为“长时程增强（Long-Term Potentiation，LTP）”。当RGS14被移除后，CA2神经元就会启动LTP。值得注意的是，缺少RGS14的小鼠表现出学习能力增强，并且CA2的突触可塑性提到了与CA1水平一致。

研究人员用靶向药物抑制RGS14缺失小鼠的钙离子信号分子，药物立即终止了CA2神经元刚刚唤醒的LTP。证明钙信号对CA2的重要性，并预示着CA1可塑性也受类似机理调控。

接着，Evans检查了一小组CA2神经元在LTP过程中的钙离子内流。结果显示，含有RGS14的小鼠脊髓中的钙瞬变明显小于缺失小鼠，这凸显了RGS14对神经元钙水平的调节作用。

此外，在缺乏RGS14的CA2神经元中顺时过表达RGS14能立即消除可塑性，类似的，在CA1神经元中过表达RGS14也会造成可塑性的显著降低。而增强细胞外钙离子浓度可以逆转这种可塑性的消除。这进一步增强了RGS14介导可塑性机制受钙离子调控限制的概念。

“RGS14似乎是可塑性的制动器，当它存在时，神经元只能记录特定类型的记忆编码，”Evans说。“分子成分赋予不同脑区细微差异，这些知识将帮助我们更好地理解大脑如何记忆和学习。”

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原文检索：RGS14 Restricts Plasticity in Hippocampal CA2 by Limiting Postsynaptic Calcium Signaling

（生物通：伍松）