南方科技大学张明杰团队最新PNAS

在神经系统中，数十亿个神经元通过突触相互连接，形成复杂且精确调控的网络以执行多样的生理功能。这些突触连接由两种主要类型的神经传递支配：兴奋性和抑制性。

兴奋性突触传递通常使突触后神经元去极化，促进动作电位产生和网络激活，而抑制性传递使神经元超极化或稳定化。兴奋性和抑制性突触传递之间的动态平衡对于维持神经回路中正常的电活动至关重要，因此对于动物的认知功能是必需的。兴奋-抑制（E/I）平衡的破坏导致神经发育障碍和各种神经或精神疾病。

兴奋性和抑制性突触的独特分子结构构成了其专门的动态特性和在神经回路中功能作用的基础。虽然兴奋性突触在数十年的研究中已被广泛表征，但自从桥尾蛋白（GPHN）等核心组织蛋白被鉴定以来，抑制性突触也已成为深入研究的主题。

与兴奋性突触类似，抑制性突触在其发育起源、亚细胞分布和纳米尺度组织方面也表现出显著的复杂性。最近的靶向蛋白质组学研究揭示了抑制性突触蛋白质组成中出乎意料的多样性。

已鉴定出一组抑制性突触受体辅助蛋白，如Lhfpl4/GARLH4、Clptm1、Shisa7和TMEM132B，它们调控受体运输和通道活性。还发现了包括InSyn1和WWC2在内的其他支架和信号蛋白可调控抑制性突触形成和可塑性。总之，这些研究提供了关于这些抑制性突触蛋白如何在突触形成和可塑性中发挥作用的大量知识。

图1.PX-RICS_GBR–GPHN -E相互作用的结构基础与功能验证（摘自

PNAS

）

在突触调控因子中，Rho家族GTP酶及其相关的Rho GTP酶激活蛋白（RhoGAPs）作为肌动蛋白细胞骨架的关键调节因子脱颖而出，并在突触形成、可塑性和稳定性中发挥基础性作用。ARHGAP32（Rho GTP酶激活蛋白32）被假设在这些过程中发挥关键作用。

包含ARHGAP32的11q24.3染色体区域的缺失与Jacobsen综合征（11q末端缺失综合征）和自闭症谱系障碍（ASD）的发生相关。单核苷酸多态性（SNP）分析进一步将ARHGAP32鉴定为精神分裂症风险基因。功能研究表明，Arhgap32缺陷小鼠表现出ASD样行为表型，包括运动和社交缺陷以及癫痫发作。

ARHGAP32以两种主要剪接变异体存在：较短的异构体RICS和较长的异构体PX-RICS（ARHGAP32异构体1），后者包含额外的N端phox同源（PX）和Src同源3（SH3）结构域。大多数已知的ARHGAP32相互作用蛋白结合于两种剪接变异体共有的区域。

PX-RICS N端中独特的功能结构域和相邻非结构化区域在整个进化过程中高度保守，表明其结构和序列完整性对其生理功能至关重要。

PX-RICS和RICS在大脑中均显示高表达，其中长的剪接变异体PX-RICS是神经发育过程中的主要异构体。然而，它们表现出显著不同的亚细胞分布：RICS定位于兴奋性突触后蛋白复合物，而内源性和过表达的PX-RICS特异性定位于抑制性突触。

定量质谱研究表明，PX-RICS与IQSEC3和collybistin（ARHGEF9）并列，是抑制性突触中最丰富的调节蛋白之一。PX-RICS已被证明通过与GABAAR相关蛋白（GABARAP）相互作用促进γ-氨基丁酸A型（GABAA）受体（GABAAR）向膜上的运输。

关键地，Arhgap32缺陷小鼠在海马神经元中显示出显著减少的表面GABAAR和受损的抑制性突触传递，证明了PX-RICS在抑制性突触形成和功能中的重要作用。

然而，尽管GABARAP介导PX-RICS与GABAARs的共定位，但它并不专门定位于抑制性突触，也不是GABAAR膜运输严格必需的，且其在PX-RICS上的结合位点与RICS共享。因此，PX-RICS抑制性突触靶向和功能的精确机制仍未明确。

在此，作者证明PX-RICS通过N端PX结构域之前的一个短的、保守的肽片段与桥尾蛋白——抑制性突触的核心支架蛋白——直接相互作用。这种特异性相互作用是PX-RICS抑制性突触定位所必需的。作者确定了PX-RICS/桥尾蛋白复合物的晶体结构。

与受体/桥尾蛋白复合物的结构比较揭示，PX-RICS和抑制性神经递质受体结合于桥尾蛋白上的重叠区域。使用桥尾蛋白结合缺陷的敲入小鼠模型（Arhgap32ΔGBR），作者证明破坏PX-RICS-桥尾蛋白相互作用特异性损害其抑制性突触定位，减少表面GABAAR表达和mIPSC幅度，导致选择性行为缺陷，这些缺陷镜像了ARHGAP32相关疾病的核心特征。

这些发现建立了这种特异性突触蛋白相互作用与神经发育病理之间的机制联系。

参考消息：https://doi.org/10.1073/pnas.2601488123