单胺诱导的二酰基甘油信号通过Unc13纳米簇快速聚集实现突触前快速增强

这篇研究揭示了单胺类神经调质（如章鱼胺）通过G蛋白偶联受体（GPCR）-磷脂酶C（PLC）-二酰基甘油（DAG）通路，在分钟级时间尺度上驱动突触前释放蛋白Unc13发生纳米尺度聚集和运动性降低，从而快速增强神经递质释放的分子机制。该发现为理解单胺能神经调制（neuromodulation）与突触可塑性（synaptic plasticity）的快速调控提供了新视角。

　　

【神经调质快速调控突触传递的分子机制】

神经调质通过G蛋白偶联受体（GPCR）调控情绪、觉醒和行为，但其诱导分钟级突触前增强的机制尚不清楚。本研究以果蝇神经肌肉接头（NMJ）为模型，揭示了章鱼胺（octopamine）——无脊椎动物去甲肾上腺素的类似物，如何在一分钟内通过OAMB受体和磷脂酶C（PLC）通路快速增强神经递质释放。

【章鱼胺处理快速增加神经递质释放及BRP和Unc13信号】

急性章鱼胺处理（20 μM，1分钟）显著增强动作电位诱发的兴奋性突触后电位（eEPSP），但不影响微小兴奋性突触后电位（mEPSP）。这种增强依赖于突触前OAMB受体和PLC活性，而动作电位诱导的钙信号（Ca²⁺）未发生改变。共聚焦显微镜显示，章鱼胺处理快速增加了活性区（AZ）标记蛋白BRP和Unc13A的信号强度。

【Unc13的快速纳米尺度富集】

通过内源性标记的Unc13单分子活体成像（sptPALM）发现，章鱼胺处理立即降低了Unc13的运动性，并使其在突触纳米簇（nanocluster）中的浓度增加。这种变化伴随着Unc13在活性区内的直径减小和信号密度增加，表明其发生了纳米尺度的压实（compaction）。类似现象也出现在佛波酯（PMA）诱导的突触增强中。

【章鱼胺诱导的增强依赖于突触前Unc13A】

突触前Unc13A的敲除完全阻断了章鱼胺诱导的快速增强。有趣的是，缺失N端定位序列的Unc13C端片段在静息时分散在胞质中，但能被章鱼胺或PMA快速招募至质膜，这一过程依赖于OAMB受体。这表明C端结构域（特别是C1结构域）在快速突触调制中起关键作用。

【Unc13的C2B和C1结构域突变影响神经递质释放】

在C2B结构域（K1862W）和C1结构域（H1723K）引入点突变均增强了基础神经递质释放，同时降低了突触Unc13A信号。特别是C1结构域突变体（Unc13-C1^HK）完全阻断了章鱼胺和PMA诱导的增强，并导致短时程突触抑制（short-term depression）。单分子成像显示该突变体丧失了章鱼胺诱导的纳米尺度压实，且分子拷贝数减少。

【单胺能调制与稳态可塑性的交汇】

研究发现，诱导突触稳态可塑性（PHP）的药物Philanthotoxin（PhTx）也能引起Unc13的纳米尺度压实和质膜招募。更重要的是，突触前OAMB受体的敲除阻断了PHP的表达，表明单胺能信号通路与稳态可塑性存在机制重叠。

这项研究揭示了单胺-DAG-Unc13通路介导快速突触前增强的分子机制，其中Unc13的纳米尺度重组是关键特征。这些发现可能反映了单胺能神经调制的普遍原理，为理解哺乳动物中类似通路（如去甲肾上腺素信号）提供了线索。该工作也为探索突触可塑性异常相关疾病（如神经精神障碍）的机制提供了新视角。