脊柱装置(SA)通过钙离子(Ca2+)源汇空间定位调控树突棘信号传导

来自国际研究团队通过构建空间随机模型，揭示了平滑内质网(SER)及其特化结构脊柱装置(SA)如何通过兰尼碱受体(RyR)和IP3受体(IP3R)的空间分布调控树突棘内Ca2+动态。研究发现层状SA结构结合RyR在颈部区域的定位可显著增强树突Ca2+信号，为理解神经元突触可塑性提供了新机制。

　　

这项突破性研究深入解析了神经元树突棘内精妙的钙信号调控机制。作为突触后活动的重要位点，这些微小突起中存在着特化的内质网结构——脊柱装置(SA)。研究人员创新性地开发了空间随机模型，系统研究了平滑内质网(SER)和SA结构如何通过调控兰尼碱受体(RyR)和三磷酸肌醇受体(IP₃R)的空间分布来影响钙离子动态。

模型揭示了一个精妙的调控规律：当RyR定位于靠近树突的颈部区域时，配合层状SA结构，可最大化树突内的钙信号强度，这对激活脊柱簇和脊柱间通讯至关重要。有趣的是，实验数据支持的IP₃R树突定位同样能增强树突钙信号。相反，当RyR位于头部区域时，配合非层状SER结构则更有利于脊柱内的钙信号富集。

这些发现为理解内质网阳性脊柱的独特钙调控能力提供了全新视角，表明几何结构与受体定位的协同作用是其区别于无内质网脊柱的关键特征。研究还特别强调了膜曲率和SA形态对树突棘内钙信号传导的重要影响，为神经可塑性的分子机制研究开辟了新思路。