NB：陆巍团队报道NMDA受体膜转运的马达蛋白MyoVa及其转运调节机制

马达蛋白Myosin Va介导海马神经元NMDA受体膜转运

Myosin Va-dependent Transport of NMDA Receptors in Hippocampal Neurons

龚茹1 • 秦林伟1 • 陈林林3 • 王宁3 • 鲍毅非1 • 陆巍1,2,3,4

1东南大学生命科学与技术学院发育与疾病相关基因教育部重点实验室，南京200096，中国

2脑科学转化研究院/华山医院神经外科，医学神经生物学国家重点实验室，教育部脑科学前沿科学中心，复旦大学，上海200032，中国

3南京医科大学神经生物学系，南京200096，中国

4南通大学神经再生协同创新中心，南通226001，中国

第一作者：龚茹

通讯作者：陆巍

NMDA受体作为一类主要的离子型谷氨酸受体，在突触可塑性及众多脑功能中发挥重要作用。在包括阿尔茨海默氏病和精神分裂症等多种神经精神疾病中，均发现NMDA受体膜转运过程的异常。作者前期研究也发现突触可塑性发生时，NMDA受体可被运送至树突棘的突触后膜部位，造成其在突触后数目增加，在突触可塑性表达及记忆巩固阶段发挥重要作用。鉴于NMDA受体膜转运在大脑生理功能和神经系统疾病中的关键作用，阐明具体负责NMDA受体膜转运的马达蛋白及其转运调节机制具有非常重要的意义。

NMDA受体合成后经过内质网和高尔基体的加工与修饰，可沿着树突内的微管向突触部位转运。当NMDA受体被运送到树突棘的基底部后，需要从树突棘基底部向突触后膜转运。树突棘内的细胞骨架主要由微丝蛋白F-actin构成，在F-actin上执行运输功能的马达蛋白为肌球蛋白家族成员（myosin）。Myosin V属于肌球蛋白家族成员之一，以往研究表明Myosin V与多种货物蛋白沿F-actin的主动运输相关，这使其成为转运突触蛋白的主要候选者。

研究人员通过免疫共沉淀和GST-pull down的方法，发现基础状态下NMDA受体能够与Myosin Va（MyoVa）的尾部球状结构域（GTD）结合。用PKC激动剂PMA诱导NMDA受体上膜后，MyoVa和NMDA受体的结合显著增加。通过RNA干扰敲减MyoVa表达后，PMA诱导的胞膜NMDA受体表达增加及NMDA受体电流的长时程增强（long-term potentiation, LTP）均未出现。而在此基础上表达全长MyoVa蛋白能够恢复这种NMDA受体表达增加及NMDA受体电流的LTP（图1）。

图1 干扰MyoVa影响胞膜NMDA受体表达及NMDA受体电流的LTP。A 细胞膜生物素化实验。PMA诱导后，神经元膜表面GluN1和GluN2A的表达增加，在MyoVa KD组中，GluN1和GluN2A表达的增加缺失。表达抗干扰的全长MyoVa蛋白后，GluN1和GluN2A的表达恢复到正常水平。B （A）图中NMDA受体surface/total的定量。n = 6; One-Way ANOVA，与control组比较。C MyoVa KD影响树突部位细胞膜上GluN1活动依赖的表达增加。标尺：20 μm（大图）和5 μm (小图)。D （C）图中surface与total GluN1比例的量化。One-Way ANOVA，与对照组比较。E干扰病毒的立体定位注射及表达图。通过立体定位注射的方式向一周龄乳鼠单侧CA1注射干扰病毒。14天之后，病毒携带的荧光mCherry能够特异性地在海马CA1中表达。白色三角代表记录电极放置位置。标尺：200 μm（上图）和50 μm (下图)。F AAV干扰病毒抑制MyoVa表达后，TBS诱导的NMDA受体LTP被阻断。标尺：0.5 mV，100 ms。G-H 干扰FIP3表达后，大鼠的条件恐惧记忆受损。Two-Way ANOVA，与对照组比较。数据均表示为均值±标准误，*P P

为了进一步探究NMDA受体转运的调节机制，研究人员通过免疫共沉淀以及免疫荧光的方法，发现CaMKII和MyoVa存在结合。使用干扰小肽Tat-MyoVa影响它们的结合后，MyoVa与NMDA受体的结合显著降低，PMA诱导的NMDA受体在突触后膜的表达及NMDA受体电流的LTP均受到抑制，直接抑制CaMKII酶活性也能产生类似效果，提示CaMKII激活及其与MyoVa的结合参与了NMDA受体的膜转运过程。通过体外GST pull-down、免疫共沉淀、免疫荧光、细胞膜生物素化等实验，研究人员进一步揭示Rab11和FIP3可作为衔接蛋白共同参与了MyoVa对NMDA受体的转运。

研究人员还发现干扰FIP3的表达不仅影响NMDA受体的膜转运，而且大鼠的多种记忆行为出现明显缺陷，包括条件恐惧记忆、新事物识别、位置识别记忆和时间顺序识别等（图1）。这些结果提示MyoVa转运NMDA受体在大鼠记忆形成中的重要作用，

图2 MyoVa介导树突棘内NMDA受体活动依赖的转运过程。在海马神经元树突棘基底部，PMA诱导后，上游神经元输入引发下游神经元局部Ca2+内流，细胞内Ca2+浓度的升高激活了CaMKII，于是CaMKII与MyoVa的结合增强，这为CaMKII磷酸化MyoVa创造了条件。MyoVa被磷酸化之后，暴露出被折叠的球状尾部结构域(GTD)，从折叠的失活状态变为打开的激活状态，从而能与NMDA受体结合，并将其从树突棘基底部转运至突触后膜上。

综上所述，该研究结果阐明了活动依赖过程的NMDA受体膜转运及其调控机制，明确MyoVa为具体负责海马神经元NMDA受体膜转运的马达蛋白，CaMKII通过对MyoVa直接作用调节NMDA受体膜转运过程（图2）。这些发现为理解NMDA受体膜转运分子机制提供了新视角，有望为与NMDA受体转运异常相关的神经系统疾病的治疗提供理论依据和潜在治疗靶点。

关键词：突触可塑性；NMDA受体；Myosin Va；CaMKII；Rab11；FIP3