温州医科大学教授Neuron发文 揭示两大信号通路在突触可塑性调节中的作用

　　

温州医科大学药学院林丽教授课题组和美国朱俊教授研究团队合作在Ras和Rap信号通路调节突触重塑性研究方面取得新的进展，论文题目为“Ras and Rap Signal Bidirectional Synaptic Plasticity via Distinct Subcellular Microdomains”。

这一研究成果公布在神经科学顶级期刊Neuron（影响因子14.024）上，林丽教授为该论文唯一通讯作者。

在神经科学中，突触可塑性（Synaptic plasticity）是指神经细胞间的连接，突触可塑性有不同的表现形式，包括长时程增强（LTP），去增强和长时程抑制（LTD），能控制突触传导和影响更高级的大脑功能，如学习和记忆。突触中独立调节多种形式突触可塑性的机制仍不完全清楚，但先前的研究已经确定Ras家族小GTP酶（即Ras，Rap2和Rap1）可作为多信号转导级联的分子开关控制突触可塑性，并且其相关信号遗传缺陷与神经、精神疾病的产生有关。

另外，信号分子如何实现信号多样性和特异性是一个长期存在的细胞生物学问题，目前普遍认为信号分子可通过选择性参与限制在不同亚细胞中的不同信号传导平台来实现信号多样性和特异性。因此，该研究团队进而探究同源Ras和Rap蛋白使用不同的亚细胞来产生多种特异性信号传导反应以调节不同形式的突触可塑性。

在这篇文章总，研究人员使用了一种靶向递送方法，该方法可以在不同啮齿动物海马CA1神经元的亚细胞（包括内质网、脂质筏、bulk膜、溶酶体及高尔基体）中特异性表达同源Ras家族小GTP酶（即Ras，Rap2和Rap1），亚细胞靶向递送与多色荧光标记蛋白及高分辨率膜片钳记录相结合，对亚细胞特异性信号进行系统分析。

研究结果表明Ras通过内质网PI3K和脂质筏ERK长时程增强（LTP），而Rap2和Rap1分别通过bulk膜JNK和溶酶体p38MAPK去增强和长时程抑制（LTD）。这些结果确立了一种有效的亚细胞特异性靶向递送方法，并揭示了亚细胞作为同源Ras和Rap实现信号多样性和特异性以控制多种形式的突触可塑性的机制。同时这项研究提供了一个精确的调控工具和一个有效的研究策略，可能拓展亚细胞特定信号通路的系统和高通量的研究，促进开发精确靶向药物以治疗各种疾病。

原文标题：

Ras and Rap Signal Bidirectional Synaptic Plasticity via Distinct Subcellular Microdomains