揭秘 MPP6:大脑突触中的神秘 “拼图” 与神经健康的关联

【字体: 时间:2025年05月14日 来源:Histochemistry and Cell Biology 2.1

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  为探究膜棕榈酰化蛋白 6(MPP6)在中枢神经系统(CNS)中的作用,研究人员以 Mpp6-/-小鼠为模型,研究其在小鼠大脑中的定位、相关蛋白复合物及对行为的影响。结果发现 MPP6 参与突触功能,这为理解神经疾病机制提供新视角。

  在神经科学的神秘领域中,大脑犹如一座深邃的迷宫,每一个微小的组成部分都蕴含着无尽的奥秘。膜棕榈酰化蛋白 6(MPP6)作为其中的一员,此前在周围神经系统(PNS)中已有一定研究,它能与 4.1G、细胞粘附分子 4(CADM4)等形成蛋白复合物,参与髓鞘形成。然而,在中枢神经系统(CNS)中,MPP6 的表达、定位和相关蛋白却如同隐藏在迷雾之中,鲜为人知。更令人好奇的是,全基因组关联研究(GWAS)暗示 MPP6 与精神疾病,如精神分裂症等存在关联,同时它还被认为参与睡眠调节。为了揭开这些谜团,来自日本信州大学等机构的研究人员踏上了探索之旅,他们的研究成果发表在《Histochemistry and Cell Biology》杂志上。
研究人员主要运用了基因编辑技术、免疫沉淀、免疫组化以及电镜分析等关键技术。他们通过 CRISPR-Cas9 技术构建了 Mpp6 基因敲除小鼠模型(Mpp6-/-小鼠)。利用免疫沉淀研究 MPP6 与其他蛋白的相互作用,免疫组化确定其在大脑中的定位,电镜分析观察突触超微结构变化。

MPP6 在小鼠大脑中的表达及相关蛋白复合物


研究人员首先通过蛋白质免疫印迹(western blot)检测 MPP6 在小鼠大脑中的表达。在野生型(Mpp6+/+)小鼠大脑中,能清晰检测到分子量为 55kDa 的 MPP6 蛋白条带,而在 Mpp6-/-小鼠大脑中,使用针对 MPP6 不同结构域的四种抗体都无法检测到该条带,这表明 Mpp6-/-小鼠确实是 MPP6 蛋白缺陷型小鼠。
进一步研究发现,MPP6 与 MPP1、MPP2 以及突触后致密区(PSD)支架蛋白 CASK 等,在小鼠和大鼠大脑的脑裂解物和突触小体膜组分中均有表达。免疫沉淀实验表明,MPP6 能与 MPP1、MPP2 和 CASK 形成分子复合物。不过,对比 Mpp6+/+和 Mpp6-/-小鼠脑裂解物中 MPP1、MPP2、Lin7 和 CASK 的表达水平,发现 MPP6 缺失对这些蛋白的表达影响不大,说明 MPP6 在中枢神经系统中对这些蛋白的转运和保留作用较小。

MPP6 在小鼠大脑中的定位


通过光镜免疫组化,研究人员发现 MPP6 在小鼠大脑广泛区域的灰质中呈点状免疫定位,包括大脑皮层、海马体、杏仁核、壳核等,而在白质中染色较弱,这暗示 MPP6 的定位与神经元相关。MPP6 与谷氨酸受体 GluN1 的双重免疫染色显示,MPP6 部分定位于兴奋性突触。免疫电镜结果则进一步表明,MPP6 主要定位于 I 型突触的突触后区域。

Mpp6-/-小鼠突触的超微结构变化


利用透射电镜对 Mpp6+/+和 Mpp6-/-小鼠大脑皮层的兴奋性突触进行超微结构分析,发现 Mpp6-/-小鼠的突触间隙和 PSD 厚度相较于 Mpp6+/+小鼠略有减小,这表明 MPP6 缺失会导致突触形态发生轻微改变。

MPP6 对小鼠行为的影响


为探究 MPP6 与精神疾病的潜在联系,研究人员进行了高架十字迷宫实验。虽然 Mpp6+/+和 Mpp6-/-小鼠在开放臂和封闭臂停留时间没有显著差异,但一只 2 - 3 个月大的 Mpp6-/-小鼠表现出异常行为,它攀爬过桁架桥顶部长达 50 秒,而 Mpp6+/+小鼠从未出现过这种情况。
在运动活性测试中,研究人员给 8 个月大的 Mpp6+/+和 Mpp6-/-小鼠皮下植入 Nano - tag?设备监测运动情况。结果发现,Mpp6-/-小鼠白天活动减少,夜间活动增加,这表明 MPP6 可能参与睡眠 - 觉醒调节。

综合上述研究结果,MPP6 是一种突触蛋白,主要位于突触后区域,它能与其他 MPP 家族蛋白形成分子复合物,参与突触功能。MPP6 缺失会导致突触形态改变,并影响小鼠的行为,尤其是睡眠 - 觉醒模式。这一研究为理解 MPP6 在中枢神经系统中的作用提供了重要依据,也为进一步研究其与精神疾病的关系奠定了基础。不过,目前仍有许多问题有待解决,例如 MPP6 与 CASK 在突触中的具体相互作用机制,MPP6 是否存在于抑制性突触中等等。未来,研究人员有望在这些方向深入探索,进一步揭开 MPP6 在神经健康领域的神秘面纱,为相关神经疾病的治疗和干预带来新的思路和方法。

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