内在可塑性是神经元改变其内在性质的基本过程，对神经元输入-输出功能的形成具有至关重要的作用，内在可塑性异常与包括癫痫在内的多种神经精神疾病相关。尽管神经元内在可塑性非常重要，其潜在分子机制仍不明晰。
2024年6月14日，北京大学药学院黄卓研究团队和重庆医科大学附属第一医院田鑫教授团队共同在Advanced Science杂志发表题为A Novel Ubiquitin Ligase Adaptor PTPRN Suppresses Seizure Susceptibility through Endocytosis of NaV1.2 Sodium Channels的研究论文。这项研究通过应用加权基因共表达网络分析（WGCNA）发现N型蛋白酪氨酸磷酸酶样受体（PTPRN）作为一种新的泛素连接酶适体，在调节颞叶癫痫的神经元内在兴奋性中发挥关键作用。研究揭示神经元活动增强导致PTPRN表达增加，通过招募NEDD4样E3泛素蛋白连接酶（NEDD4L）与NaV1.2钠通道结合促进NaV1.2的泛素化和内吞，从而特异性降低NaV1.2功能，补偿异常神经元兴奋性并降低癫痫易感性。本研究阐明了NaV1.2独特的调控机制，建立了神经元活动与离子通道之间的分子联系。
神经元可塑性是神经系统的基本特性，使其能够迅速适应机体内外环境的变化。神经元可塑性分为突触可塑性和内在可塑性，二者共同调节神经元的结构和功能：前者通过调整突触连接的强弱和增减来调节神经网络，后者则通过改变神经元内部各种离子通道的数量、分布和活性，调节突触后神经元的内在膜兴奋性，从而调制从树突到轴突末梢的输入-输出信号。癫痫是一种以大脑神经元过度异常兴奋为特征的神经系统疾病，内在可塑性机制在癫痫活动的发生、发展及抑制中起着关键作用。离子通道表达和分布的变化是癫痫发生发展的因素之一，而补偿机制有助于限制癫痫发作的扩散并防止病情进展。这些复杂的相互作用强调癫痫发生发展的机制亟待深入研究。虽然在理解离子通道的转录调控方面已取得了显著进展，但离子通道在内在可塑性和癫痫发作中的调控机制仍需进一步探究。
为了深入探究癫痫的分子机制，研究人员应用WGCNA方法分析GSE47752数据库中的癫痫转录组数据。分析显示，在KA和毛果芸香碱模型中PTPRN是关键基因。进一步研究发现，在颞叶癫痫（TLE）患者的颞叶组织及动物模型中PTPRN的表达显著提高。PTPRN的增加与神经元过度兴奋相关联，可能在TLE的发生发展中发挥关键作用。通过IP-MS技术，研究发现PTPRN与多个蛋白相互作用，特别是与NaV1.2蛋白的相互作用对调节神经元兴奋性至关重要。PTPRN与NaV1.2在海马DG颗粒细胞中共定位，并能显著降低NaV1.2介导的钠电流密度，改变激活曲线。此外，通过敲低PTPRN表达发现NaV1.2的膜表面表达量显著增加，表明PTPRN可通过促进NaV1.2的内吞从而调控其功能。
实验进一步显示PTPRN通过泛素依赖的内吞作用调节NaV1.2的生物物理特性。通过分析PTPRN与NaV1.2蛋白相互作用的特定区域，发现NaV1.2的C端是PTPRN调节效应的关键区域。更深入的研究表明PTPRN通过促进与E3泛素连接酶NEDD4L的相互作用来介导NaV1.2的泛素化，进而调控通道功能。使用PTPRN-KO小鼠研究证实，PTPRN缺失会增强神经元内在兴奋性和癫痫易感性，而通过调控NaV1.2表达能逆转这些变化。这些发现揭示了PTPRN通过调控NaV1.2功能，在TLE中调节神经元兴奋性和影响癫痫易感性的分子机制。
本文共同第一作者为王一帆、杨辉、李娜、汪李丽。重庆医科大学附属第一医院田鑫教授、北京大学药学院黄卓教授为论文通讯作者。
