综述:神经元活动调控的miRNA在突触塑造中的作用

【字体: 时间:2025年07月13日 来源:TRENDS IN Neurosciences 14.6

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  这篇综述系统阐述了microRNA(miRNA)作为神经元活动与突触可塑性(synaptic plasticity)的关键桥梁,通过多层次调控(转录、运输、成熟与降解)实现时空特异性的突触重塑。文章揭示了miR-132/124等通过CREB、EVI1-HDAC1等通路调控AMPA受体(GluA2)、树突形态(dendritic morphogenesis)及稳态可塑性(homeostatic plasticity),为认知障碍疾病提供新视角。

  

神经元活动调控miRNA在突触塑造中的作用

突触可塑性中的miRNA角色

大脑通过突触可塑性(activity-dependent synaptic plasticity)实现学习与记忆,而近年研究发现microRNA(miRNA)是这一过程的核心调控者。神经元活动可全面影响miRNA生命周期——从转录激活到突触局部成熟与降解,形成从全神经元到单突触的精准调控网络。例如,单个miRNA如miR-132可靶向数百mRNA,协调突触结构与功能的重塑。

转录层面的全局调控

神经元活动通过转录因子如CREB和Satb2诱导miRNA表达。电刺激或BDNF激活CREB后,其结合miR-132启动子,上调该miRNA并抑制靶基因p250GAP和Mmp9,从而促进树突棘(dendritic spines)形成和突触传递增强。类似地,Satb2通过调控miR-124/125b簇影响海马LTP维持和记忆巩固。

在稳态可塑性中,静息态下EVI1-HDAC1复合物抑制miR-124转录;而神经元活动阻断时,该复合物解离使miR-124释放,靶向GluA2 mRNA形成钙通透性AMPA受体(CP-AMPAR),触发稳态调节。与之互补,miR-186-5p下调则促进GluA2表达,完成突触强度补偿。

运输与成熟的突触特异性

前体miRNA(pre-miRNA)的突触定位是实现局部调控的关键。例如,BDNF通过DHX36将pre-miR-134运输至树突,成熟后抑制翻译阻遏蛋白Pumilio-2,促进局部蛋白合成。更惊人的是,谷氨酸刺激可触发单个突触内pre-miR-181a的Dicer加工,瞬时抑制CaMKIIα翻译,展现毫秒级调控精度。

活性与降解的动态平衡

突触活动还通过破坏RISC复合体或竞争性RNA结合蛋白(如HuD与miR-129竞争结合Kv1.1 mRNA)解除miRNA抑制。LTP诱导后,miR-26a/miR-384-5p特异性降解,释放靶基因RSK3以维持长时程增强。而circRNA(如Cdr1as)通过稳定miR-7调控突触前谷氨酸释放,揭示非编码RNA网络的协同作用。

展望与未解之谜

尽管miRNA在突触可塑性中的多层级调控已被揭示,其运输通用性、降解途径(如translin/trax复合物)及与疾病的关联仍需探索。这些发现不仅深化了对学习记忆分子机制的理解,也为阿尔茨海默病等突触功能障碍疾病提供了潜在干预靶点。

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