揭秘 LNX1 和 LNX2：小鼠行为调控的神秘 “钥匙”

为探究 Ligand of NUMB protein-X 1（LNX1）和 LNX2 在体内的独特功能，研究人员对 Lnx1 和 Lnx2 单敲及双敲除小鼠进行行为学分析。结果发现二者在调节焦虑、冒险行为、社交沟通及体重方面作用各异。该研究为相关机制研究奠定基础。

　　在神经科学的研究领域中，就像探索一座神秘的迷宫，科学家们一直在努力寻找那些隐藏在大脑深处，影响动物行为和神经发育的关键因素。Ligand of NUMB protein-X（LNX）家族的 E3 泛素连接酶 LNX1 和 LNX2 便是其中备受关注的 “神秘角色”。它们能够与 NUMB 相互作用，而 NUMB 在神经发育过程中对 Notch 信号通路起着重要的调控作用。然而，目前对于 LNX1 和 LNX2 在体内确切的功能，科学界还知之甚少。这就好比在黑暗中摸索，虽然知道前方有重要的线索，但却难以看清。

为了深入了解这两种蛋白的功能，来自爱尔兰科克大学（University College Cork）的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们通过构建 Lnx1^-/-、Lnx2^-/-单敲除小鼠以及 Lnx1^-/-;Lnx2^-/-双敲除小鼠模型，对这些小鼠进行了一系列行为学测试，包括焦虑相关行为、冒险行为、社交沟通能力的评估，还观察了小鼠的体重变化。

经过一系列复杂而严谨的实验，研究人员得出了许多重要结论。在焦虑相关行为方面，他们发现 Lnx1^-/-;Lnx2^-/-双敲除小鼠在高架十字迷宫和旷场实验中表现出焦虑相关行为减少的现象，且这种现象需要同时敲除 Lnx1 和 Lnx2 基因才会明显出现；而在暗明箱实验和钢丝桥冒险实验中，Lnx2 单敲除和双敲除小鼠都表现出焦虑相关行为减少或冒险行为增加，这表明 LNX2 在这些行为范式中起着更为突出的作用。在社交沟通方面，对幼鼠母婴分离后的超声波发声（Ultrasonic Vocalisation，USV）分析显示，Lnx1^-/-和 Lnx1^-/-;Lnx2^-/-幼鼠的叫声特征和发声 repertoire 发生了改变。在体重方面，研究发现 Lnx1^-/-和 Lnx1^-/-;Lnx2^-/-小鼠从出生后到成年阶段体重都明显低于野生型小鼠，这表明 LNX1 在决定体重方面有着重要作用。

这些结论具有十分重要的意义。它首次明确了 LNX1 和 LNX2 在调节小鼠焦虑、冒险行为、社交沟通和体重方面的特定作用，为后续深入研究这些现象的分子机制提供了坚实的基础，就像为这座神秘的迷宫点亮了一盏明灯，让研究人员有了更明确的探索方向。该研究成果发表在《Behavioral and Brain Functions》杂志上。

研究人员在开展这项研究时，运用了多种关键技术方法。首先是基因敲除技术，构建了 Lnx1^-/-、Lnx2^-/-单敲除小鼠和 Lnx1^-/-;Lnx2^-/-双敲除小鼠模型；然后通过行为学测试技术，包括高架十字迷宫、旷场、暗明箱、钢丝桥、埋珠、应激诱导体温升高和新物体识别等实验，对小鼠的行为进行评估；还利用超声波发声记录与分析技术，研究幼鼠母婴分离后的发声情况；最后运用统计分析技术，对实验数据进行严谨的分析。

研究结果

1. 焦虑相关行为：在高架十字迷宫实验中，Lnx1^-/-;Lnx2^-/-双敲除小鼠进入开放臂的频率更高，在开放臂停留的时间也显著增加，而 Lnx1^-/-和 Lnx2^-/-单敲除小鼠与野生型小鼠相比无明显差异，这表明敲除 LNX1 和 LNX2 两种蛋白会导致小鼠焦虑相关行为减少，且这种表型需要两种基因同时敲除才会显著出现。在旷场实验中，雄性 Lnx1^-/-;Lnx2^-/-小鼠在实验前期对旷场中央区域的探索更多，后期在中央区域停留的时间也更长，而雌性小鼠中各基因型之间无显著差异。
2. 其他行为测试：在暗明箱实验中，Lnx2^-/-和 Lnx1^-/-;Lnx2^-/-小鼠在开放区域停留的时间显著增加，Lnx1^-/-;Lnx2^-/-小鼠进出遮蔽物的次数也明显增多；在钢丝桥实验中，Lnx2^-/-和 Lnx1^-/-;Lnx2^-/-小鼠踏上桥的潜伏期明显缩短，Lnx1^-/-;Lnx2^-/-小鼠到达食物平台的时间也显著减少。这些结果表明，Lnx2^-/-和 Lnx1^-/-;Lnx2^-/-小鼠在这两个实验中表现出焦虑相关行为减少或冒险行为增加，且 LNX2 在这些行为改变中起更重要的作用。
3. 其他行为学实验结果：在埋珠实验、应激诱导体温升高实验和新物体识别实验中，Lnx1^-/-、Lnx2^-/-单敲除小鼠和 Lnx1^-/-;Lnx2^-/-双敲除小鼠与野生型小鼠的行为表现相似，这说明这些基因敲除对小鼠在这些实验中的行为没有显著影响。
4. 超声波发声分析：对母婴分离后的幼鼠超声波发声分析发现，雌性 Lnx1^-/-;Lnx2^-/-小鼠的平均叫声长度、delta 频率增加，主频率降低，Lnx1^-/-和 Lnx1^-/-;Lnx2^-/-小鼠的发声功率显著提高。在发声分类上，雄性和雌性 Lnx1^-/-和 Lnx1^-/-;Lnx2^-/-小鼠的发声 repertoire 都发生了改变，单成分叫声比例降低，多简单成分叫声比例升高。
5. 体重变化：Lnx1^-/-和 Lnx1^-/-;Lnx2^-/-小鼠从出生后 1 周开始体重就明显低于野生型小鼠，这种差异一直持续到 8 周龄，而 Lnx2^-/-小鼠在 2 周龄后体重与野生型小鼠无显著差异，这表明 LNX1 在决定小鼠体重方面起着主要作用。

研究结论和讨论

该研究首次详细阐述了 LNX1 和 LNX2 在调节小鼠焦虑、冒险行为、社交沟通和体重方面的独特作用。虽然 LNX1 和 LNX2 在结构和功能上有相似之处，但它们在神经系统中的表达模式、对底物的调节方式存在差异，这表明它们在大脑中发挥着不同且非冗余的作用。

从分子和神经回路层面来看，虽然具体机制还不完全清楚，但研究人员推测，LNX1 和 LNX2 在不同脑区和发育阶段的表达差异，可能是导致它们对行为产生不同影响的原因。例如，Lnx2 在胚胎发育阶段在背侧前脑高表达，而 Lnx1 在腹侧前脑结构表达更突出；出生后，Lnx1 在多个脑区持续表达，而 Lnx2 的表达则逐渐局限于特定区域。

此外，研究还发现，与其他研究中 Lnx1^-/-单敲除小鼠的行为表现存在差异，这可能与基因敲除的方式以及小鼠的遗传背景不同有关。本研究中 Lnx1^-/-小鼠仅敲除了神经元特异性同工型，而其他研究可能敲除了所有的 LNX1 蛋白同工型；本研究小鼠的遗传背景为 C57/BL6J，而其他研究为 CD1。

总的来说，这项研究为深入理解 LNX1 和 LNX2 在神经发育和行为调控中的作用提供了重要线索，为后续进一步探究其分子机制和神经回路机制奠定了坚实基础，也为相关神经疾病的研究提供了新的方向和思路。