LARGE蛋白通过高尔基体调控AMPA受体运输驱动活动依赖性稳态重置的分子机制研究

研究人员针对Hebbian可塑性（如LTP）导致的突触强度过度增强可能破坏记忆编码稳定性的问题，开展了关于LARGE蛋白在突触稳态可塑性中作用机制的研究。通过系列实验发现LARGE通过高尔基体负调控AMPA受体（AMPAR）运输，在LTP诱导数小时后触发稳态重置，维持神经元兴奋性平衡。该研究首次揭示了LTP诱导的稳态可塑性分子机制，为理解记忆稳定性及智力障碍相关疾病的病理机制提供了新视角。

　　

大脑如何在不稳定的神经活动中维持记忆的稳定性？这个困扰神经科学界多年的问题，其答案可能隐藏在突触可塑性的精妙平衡中。传统研究已知Hebbian可塑性（如长时程增强LTP）能通过AMPA受体（AMPAR）的突触定位变化形成记忆痕迹，但这种正反馈机制可能导致突触强度饱和，反而破坏已编码的记忆。为此，来自延世大学医学院（Yonsei University Wonju College of Medicine）的研究团队在《SCIENCE ADVANCES》发表重要成果，揭示了LARGE蛋白通过调控AMPAR高尔基体运输介导活动依赖性稳态重置的分子机制。

研究采用原代海马神经元培养、化学LTP（cLTP）诱导、多电极阵列（MEA）记录、theta节律刺激（TBS）-LTP模型等技术，结合条件性基因敲除和行为学分析。关键发现包括：cLTP诱导后6小时出现LARGE表达上调，伴随表面GluA1减少和mEPSC振幅降低；LARGE敲除阻断了Bicu诱导的稳态下调；海马区LARGE缺陷小鼠表现出长时程记忆特异性损伤。这些结果首次证实LTP可诱导延迟性稳态重置，并阐明其分子机制。

【LTP积累LARGE蛋白于高尔基体，负调控AMPAR突触定位】
通过优化培养条件，研究人员发现cLTP诱导后表面GluA1先升高后下降的动态变化，与LARGE表达呈负相关。共聚焦成像显示cLTP后6小时GluA1与LARGE在高尔基体的共定位增加，shRNA敲除实验证实这种共定位变化由LARGE介导。可诱导型shRNA系统证明LARGE表达回升是表面GluA1恢复基础水平的关键。

【LARGE是神经元稳态可塑性必需因子】
慢性Bicu处理引起LARGE表达增加和GluA1-LARGE复合体形成，亚细胞分级显示高尔基体组分中两者共同富集。AAV介导的LARGE敲除选择性阻断Bicu诱导的AMPAR下调，但不影响TTX诱导的上调。电生理记录进一步证实LARGE缺失使神经元丧失对Bicu的稳态响应能力。

【海马切片中TBS-LTP增加LARGE蛋白表达】
优化后的海马切片存活方案显示TBS-LTP后突触后密度（PSD）中GluA1 pS831先升高后降低，与LARGE积累时相吻合。可诱导型shRNA证实LARGE表达阻断可维持PSD区GluA1 pS831的持续升高，提示LARGE介导LTP后的稳态重置。

【LARGE缺陷损害长时程记忆形成】
海马CA1区特异性敲除LARGE的小鼠在Y迷宫新奇偏好测试和物体识别测试中表现出24小时长时程记忆障碍，但短时记忆正常。开放场地测试证实运动能力和焦虑水平未受影响，表明记忆缺陷具有特异性。

这项研究创新性地提出"Hebbian-稳态可塑性对话"模型：LTP诱导数小时后，通过NMDA受体（NMDAR）依赖的蛋白合成途径上调LARGE，后者在高尔基体捕获GluA1，限制其膜定位从而触发全局性稳态下调。这种延迟性负反馈既保留LTP建立的突触强度相对差异，又避免网络活动过度增强，可能是记忆巩固的分子基础。鉴于LARGE基因突变与人类智力障碍的相关性，该发现为理解认知障碍疾病提供了新视角。研究还突破性地证实高尔基体介导的AMPAR运输调控是细胞水平全局稳态的重要机制，为突触可塑性理论框架增添了关键拼图。