小脑浦肯野细胞中Dystroglycan功能域通过胞外糖基化与胞内相互作用调控抑制性突触形成与维持的分子机制

本研究揭示了Dystroglycan(Dag1)在小脑浦肯野细胞(PCs)抑制性突触发育中的双重作用机制。通过条件性基因敲除技术，研究人员发现Dystroglycan胞外α亚基的糖基化修饰(Pomt2依赖)调控突触形成，而胞内β亚基结构域通过Dystrophin相互作用维持突触功能。该研究为理解神经发育障碍中突触异常提供了新靶点，对先天性肌营养不良伴神经发育异常(dystroglycanopathy)的病理机制具有重要启示。

　　

在神经系统中，突触的形成与维持需要精确的分子调控，而细胞粘附分子Dystroglycan(Dag1)在这一过程中的作用机制尚未完全阐明。特别是在小脑浦肯野细胞(PCs)中，来自分子层中间神经元(MLI)的抑制性突触如何建立稳定连接，一直是神经发育领域的核心问题。既往研究发现，Dystroglycan缺失会导致CCK⁺
/CB₁
R⁺
篮状中间神经元突触异常，但对其在小脑环路中的具体作用仍存在知识空白。更关键的是，由于缺乏能在突触发生前特异性敲除Dag1的遗传工具，研究者难以区分该分子在突触形成期与维持期的差异化功能。

为解答这些问题，来自Oregon Health & Science University的研究团队在《Communications Biology》发表了一项创新性研究。通过开发Calb1^Cre
和Pcp2^Cre
两种条件性敲除系统，首次实现了对PCs中Dystroglycan的发育阶段特异性敲除。结合电生理记录、免疫荧光共定位和三维图像分析等技术，揭示了Dystroglycan不同功能域在抑制性突触发育中的时空特异性作用。

Dystroglycan特异性定位小脑皮层抑制性突触
通过IIH6抗体标记matriglycan糖链，研究发现Dystroglycan与抑制性突触标记物VGAT/GAD67共定位率达70%，而与兴奋性突触标记物VGluT1/VGluT2无重叠，证实其特异性分布于MLI→PC抑制性突触。

Dystroglycan双向调控突触发育
使用Calb1^Cre
在胚胎期敲除Dag1导致：

• P12阶段：突触后GABA_A
  α1受体簇密度和体积显著减少
• P25-P35阶段：mIPSC振幅和频率降低，VGAT/GABA_A
  α1 puncta密度下降
  而通过Pcp2^Cre
  在突触形成后敲除则显示：
• P30阶段：突触功能暂时保留
• P60阶段：mIPSC参数显著恶化
  证明Dystroglycan既是突触形成的"分子向导"，又是长期维持的"稳定锚点"。

功能域解析揭示分子机制

1. 胞外糖基化决定突触形成：Pomt2敲除导致matriglycan缺失，引发类似Dag1敲除的突触密度下降，但保留正常mIPSC振幅，说明糖链介导初始识别；
2. 胞内结构域调控突触功能：缺失胞内域的Dag1^ΔICD
   突变体出现mIPSC异常，但突触密度基本保留，表明Dystrophin相互作用通路主要影响突触效能；
3. 亚细胞区室特异性：胞内域缺失主要影响体细胞突触（Gephyrin阴性），而对树突突触（Gephyrin阳性）影响较小，提示存在不同的突触组织模式。

这项研究建立了Dystroglycan功能域的"分工模型"：胞外糖链作为"分子天线"介导突触识别，胞内结构域作为"信号枢纽"维持功能。该发现不仅解释了dystroglycanopathy患者神经发育异常的病理基础，还为干预突触发育障碍提供了新思路——针对不同病程（形成期vs维持期）可能需要靶向不同的分子机制。特别值得注意的是，研究开发的Calb1^Cre
系统填补了小脑发育研究的工具空白，为后续神经环路研究提供了重要技术支撑。

在讨论部分，作者进一步将发现与Neuroligin-Neurexin-Dystroglycan网络相联系，提出未来需鉴定MLI中Dystroglycan的跨突触配体（可能为含LG结构域的Neurexin-3）。同时强调体细胞与树突突触的分子差异，暗示不同MLI亚群（MLI1/MLI2）可能采用差异化的突触组织策略。这些发现为理解小脑抑制性微环路的精确组装提供了全新视角。