酒精对γ-氨基丁酸转运蛋白I（GAT1）功能调节方式的初步研究

已有报道GABA能系统参与酒精耐受和成瘾。我们实验室先前的研究表明急性和慢性酒精处理能快速增强小鼠中枢神经系统γ-氨基丁酸转运蛋白(GATs)的功能,但不影响中枢神经系统GAT1的基因表达水平;GABA转运蛋白对底物的亲和性也未发生变化。在本文中,我们用免疫荧光实验发现酒精处理后,GAT1蛋白向突触体质膜一侧聚集。蛋白磷酸化检测实验显示突触体内GAT1蛋白上丝氨酸、苏氨酸及酪氨酸的磷酸化水平降低。这些结果提示酒精通过刺激GAT1蛋白从胞内转位到突触质膜上而提高GABA重摄取的功能,GAT1蛋白去磷酸化可能在此过程中发挥了重要作用。     

γ-氨基丁酸转运体与癫痫

位于神经元和胶质细胞上的γ-氨基丁酸转运体(GAT)是调节GABA能神经元活动的重要糖蛋白。根据GAT的4种不同亚型的脑区及亚细胞分布特点,参与调节脑内GABA水平的可能是GAT-1和GAT-3。GAT表达异常或功能受损是癫痫发作时神经元高兴奋性的原因之一。对癫痫患者的海马标本和多种癫痫动物模型的研究表明,GABA能抑制性回路减少及其表达的GAT下降,GAT逆向转运功能障碍;原发性GAT表达增加,或某些刺激性伤害引起的GAT表达上调,也可诱发癫痫。随着对GAT结构与功能的进一步了解,调节GAT表达和功能的靶点将会进一步得到阐明,选择性作用于这些靶点的新化合物可能会对癫痫的治疗产生重大影响。     

γ-氨基丁酸(GABA)转运蛋白的结构、功能和调控

神经信号的有效传递有赖于对神经递质的精确调节,转运蛋白在其中起看决定性的作用。作为哺乳动物中枢神经系统中最主要的抑制性系统,GABA能系统在生物体内参与多种神经生理活动,自90年代初首次克隆了GABA转运蛋白基因以来,对它的研究也越来越深入和越来越多,本对GABA转运蛋白的结构功能和调控仅作了简要综述。     

CaMKⅡ介导的谷氨酸受体磷酸化(英文)

钙/钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ,CaMKⅡ)在脑内兴奋性突触部位丰富表达。通过催化谷氨酸受体和众多突触蛋白磷酸化,CaMKⅡ调节磷酸化蛋白在基础或细胞兴奋时的转运、分布和功能。谷氨酸NMDA受体是CaMKⅡ的直接底物,有证据表明CaMKⅡ直接与NMDA受体胞内C末端相互结合,催化一特定丝氨酸(S1303)的磷酸化。CaMKⅡ也加强谷氨酸AMPA受体的磷酸化,通过磷酸化AMPA受体C末端特定的丝氨酸(S831),CaMKⅡ增强AMPA受体的功能。此外,CaMKⅡ可与代谢型谷氨酸受体mGluR1亚型的胞内C末端结合,促进一特定苏氨酸(T871)的磷酸化,从而促进受体兴奋后脱敏。CaMKⅡ在正常状态下与mGluR5受体结合以储存于突触内,刺激mGluR5受体时,CaMKⅡ与mGluR5受体分离,转运至NMDA受体,以介导mGluR5信号对NMDA受体的增强作用。总之,CaMKⅡ与谷氨酸受体相互作用,改变受体磷酸化水平,参与受体的数量和功能以及突触传导活动的调节。     

苍白球γ-氨基丁酸能神经传递及其与神经系统疾病的关系

苍白球是基底神经节间接环路的重要核团,在机体运动功能调节中发挥重要作用。近年来,苍白球在基底神经节正常及异常功能调节中的重要性已日渐受到重视。然而,目前对苍白球内各种神经递质系统的功能活动了解较少。GABA是苍白球主要的神经递质。采用电生理记录、免疫组织化学及行为测试等实验方法,人们对大鼠苍白球GABA能神经传递系统的受体分布及功能活动有了新的认识。形态学研究揭示,苍白球存在GABAA受体及其苯二氮卓结合位点和GABAB受体。在亚细胞水平,GABAA受体主要位于对称性突触(GABA能突触)的突触后膜,而GABAB受体则位于对称性突触和非对称性突触(兴奋性突触)的突触前膜及突触后膜。功能学研究进一步揭示,激活苍白球突触前膜GABAB自身和异源性受体可分别减少GABA和谷氨酸释放;激活突触后膜GABAB受体,可引起苍白球神经元超极化。除GABAB受体外,激活苍白球GABAA受体苯二氮卓结合位点及阻断GABA重摄取可延长GABA电流持续时间,从而改变苍白球神经元兴奋性。与离体实验结果相一致,激活苍向球GABAB受体和苯二氮卓结合位点及阻断GABA重摄取可引起整体动物旋转行为。苍白球GABA神经递质系统与帕金森病病因学及癫痫发病有关。已证实,苍白球神经元放电频率的降低及簇状放电的产生与帕金森病运动减少及静止性震颤等症状直接相关。此外,电牛理及行为学实验发现,新型抗癫痫药物替加平可调节苍白球神经元功能活动．这为进一步了解苍白球与癫痫发病的关系提供了新的理论及实验依据。     

基于GABA能系统通路探讨失眠的机制

γ-氨基丁酸(GABA)是中枢神经系统中一种重要的抑制性神经递质,能够抑制兴奋的神经元,对神经元有保护性作用。许多研究表明,GABA能系统的异常和失眠有着密切的关系。但是,大部分的有关失眠的实验研究主要以GABA含量及其受体的变化为重点,对于GABA能系统通路上其他环节和失眠关系的研究比较少。而GABA能系统通路中GABA的合成、转运和代谢环节发生变化,都会间接地影响GABA的含量以及生物功能,进而影响睡眠。因此,本文经过对有关失眠的实验和理论研究的相关文献进行分析和总结,并以GABA能系统通路为基础,探讨该通路上的合成、转运和代谢三个环节和失眠发生的关系,希望有助于同道们全方位地把握失眠的动态机制,了解通路中不同环节之间相互变化的关系,为失眠的研究提供思路和方法。     

脑内γ-氨基丁酸能神经及其功能

γ-氨基丁酸(GABA)是脊椎动物中枢神经系统中一种主要的抑制性神经介质。脑内1/3的突触以它为递质。它也是三羧酸循环中“GABA环路”的产物,在体内作为供能物质参与能量代谢。作为神经递质的GABA可在神经末梢合成,约占脑内GABA全部含量的25～30%。同其它神经介质相比,脑内GABA的含量是很高的,其浓度以微克分子/克(脑组织)计算。GABA的结构简单,但功能复杂。关于GABA能神经元的分布、功能特性、受体分类以及与安定受体的关系等方面近年来作了大量的研究。一、GABA能神经元近几年由于方法学上的改进,人们对GABA能神经元有了更多的认识。例如,Robert     

二甲双胍调节初级视觉皮层兴奋性和抑制性平衡及改善视觉功能的研究（英文）

大脑皮层中兴奋和抑制系统之间的动态平衡决定了皮层神经元对刺激的反应特性.已有研究表明,二甲双胍能够诱导γ-氨基丁酸受体向突触后膜聚集,增强神经系统的抑制效果.本课题进一步探讨了二甲双胍对初级视觉皮层兴奋和抑制系统平衡的调节作用,以及其改善小鼠视觉功能的潜力.实验使用成年雄性小鼠,实验组(metformin) 10只每天给予二甲双胍250 mg/kg,对照组(control) 6只每天给予0.3 ml生理盐水,灌胃处理3周.结果发现二甲双胍可以显著升高囊泡GABA转运蛋白VGAT和突触后抑制性递质受体相关蛋白Gephyrin的合成.此外,它显著降低突触后兴奋性受体Glu A1和Glu N1的表达.多通道电极电生理记录结果显示,二甲双胍作用下小鼠初级视觉皮层的自发放和诱发放显著降低,而信噪比、方向和方位选择性显著增加.实验结果表明,二甲双胍可以通过降低兴奋突触、增强抑制突触,调节初级视皮层的兴奋——抑制平衡,提高信息处理能力,增强视觉功能.     

中枢多巴胺转运蛋白的结构功能与调控

中枢多巴胺 (ＤＡ)能系统信号传递决定于突触间隙ＤＡ的浓度水平。ＤＡ在完成神经信息传递后 ,通过重摄取和酶解二种途径灭活以终止信息传递。其中大部分ＤＡ为位于突触前膜上的中枢多巴胺转运蛋白 (ＤＡＴ)所摄取 ,转运至突触前神经元以备再次利用。近年来研究发现 ,ＤＡＴ并不只是简单地重摄取ＤＡ ,ＤＡＴ同时又是调控突触间隙ＤＡ水平和维系突触前ＤＡ合成、储存功能的关键因素[1] 。另外 ,ＤＡＴ还是许多精神药物潜在的作用靶位点。因此 ,研究ＤＡＴ结构、功能及其调控 ,有助于阐明ＤＡＴ与ＤＡ系统精神神经疾病的关系和探索治疗策略。…     

ERK激活对SDF-1引起的大鼠海马神经元GABA分泌抑制的影响

目的:观察细胞外调节激酶(ERK)信号通路激活对基质细胞衍生因子(SDF-1)引起离体培养的大鼠海马神经元γ-氨基丁酸(GABA)分泌的影响。方法:新生SD大鼠海马神经元离体培养,Western blot法观察ERK1/2信号通路的磷酸化水平;ELISA法和RT-PCR技术检测ERK1/2特异性阻断剂PD98059作用于离体培养的海马神经元后GABA分泌的改变;谷氨酸脱羧酶(GAD65/67)和γ-氨基丁酸转运体(GAT)的蛋白表达量及GAD65和GAT-1 mRNA表达水平。结果:SDF-1作用于海马神经元可引起ERK1/2磷酸化水平明显升高,同时加用CXCR4受体阻断剂AMD3100,可阻断SDF1引起的ERK1/2激活;SDF-1可明显抑制离体培养的海马神经元GABA的分泌,同时加用ERK1/2特异性抑制剂PD98059,可部分逆转SDF-1对GABA分泌的抑制作用;SDF-1作用于离体培养的海马神经元,可抑制谷氨酸脱羧酶GAD65和GABA转运体GAT-1 mRNA的生成;ERK抑制剂PD98059可有效翻转SDF-1的作用。Western blot结果发现SDF-1可抑制海马神经元GAT-1和GAD65/67蛋白的表达,加用ERK1/2抑制剂可部分恢复GAT-1和GAD65/67蛋白合成。结论:SDF1作用于离体培养的海马神经元CXCR4,通过激活ERK1/2信号通路进而抑制GAD蛋白表达,可能是其介导GABA分泌抑制的通路之一。     

蛋白磷酸化去磷酸化与突触囊泡循环

神经递质合成酶、胞吐相关蛋白、神经递质受体,以及离子通道等蛋白的磷酸化和去磷酸化对神经系统的功能具有重要作用。神经递质的释放往往伴随众多蛋白的磷酸化或去磷酸化过程,包括突触蛋白磷酸化引起突触囊泡从细胞骨架上解离、突触囊泡通过复合体SNARE和Ca2 的介导与突触前膜发生锚靠、融合和神经递质释放,以及以网格蛋白依赖的形式实现突触囊泡从突触前膜上内陷、出芽和缢缩后,从膜上裂解到胞浆中重新形成突触囊泡。因此,蛋白磷酸化和去磷酸化对于神经系统完成神经信号传递具有重要的意义。     

中枢GABA_B受体可介导突触后抑制作用

γ-氨基丁酸(GABA)作用于 GABA_A 受体,可选择性增加氯电导,这类受体可波荷包牡丹碱(bicucu-line)所阻断。GABA 的另一类受体不能被上述阻断剂所阻断,而氯苯氯丁酸(baclofen)是其激动剂,称为GABA_B 受体。在海马锥体细胞上,GABA 和氯苯氨丁酸产生一种不被 GABA_A 拮抗剂阻断的突触后抑制作用。这种作用可能由 GABA_B 受体介导完成。GABA 和氯苯氨丁酸均可增加钾电导,导致海马锥体细胞出现慢抑制性突触后电位(IPSP),因此,推测 GABA_B 受体和这种突触后电位有关。氯苯氨丁酸磷酸化衍     

氯霉素处理对拟南芥STN7和STN8基因表达的影响

本实验运用多肽抗体、磷酸化抗体和半定量RT-PCR技术,研究了叶绿体蛋白合成抑制剂--氯霉素(CAP)处理对拟南芥叶片在生长光强下LHCⅡ蛋白与PSⅡ核心蛋白的磷酸化、STN7和STN8基因在mRNA水平和蛋白水平的变化.结果显示:与对照相比,CAP处理叶片在生长光强下STN7基因表达的mRNA水平减少,类囊体膜上酶蛋白含量较低,LHCⅡ蛋白磷酸化水平也较低;而STN8基因表达的mRNA水平增加,类囊体膜上酶蛋白含量增加了1倍,与PSⅡ核心蛋白中D1、D2和CP43的磷酸化水平较高相吻合.研究表明,氯霉素抑制叶绿体蛋白合成后并影响核基因STN7和STN8的表达.     

苋菜IRT1基因克隆、序列及表达分析

通过对镉超积累苋菜品种天星米铁转运蛋白基因( IRT1)的克隆、序列及表达分析,旨在为植物修复镉污染土壤奠定基础.依据同源克隆原理,通过RACE技术克隆苋菜IRT1基因及生物信息学方法分析基因序列结构和功能,Northern杂交研究基因表达.苋菜IRT1基因cDNA全长1135 bp,包含完整的阅读框,编码322个氨基酸.苋菜IRT1蛋白与已知铁转运蛋白相似性在53.70％-63.04％,具有铁转运蛋白典型的功能结构特征,即N端含有1个信号肽、氨基酸序列上具有完整的ZIP家族功能结构域( Pfam:Zip)和7个跨膜结构域(TMs).苋菜IRT1蛋白还具有1个COG0428超级家族(转运二价金属离子功能)、2个蛋白激酶C磷酸化位点和2个酪蛋白Ⅱ磷酸化位点.低铁胁迫时苋菜根中IRT1基因表达量增加,加镉处理没有改变IRT1基因表达量.因此,推断苋菜IRT1基因是ZIP家族的一员,具有转运二价金属离子功能,将基因在GenBank中注册,序列号为:GU363501,命名为AmIRT1.     

Calsyntenins家族在学习记忆和阿尔茨海默病发病中的作用研究

钙结合蛋白家族(calsyntenins,CLSTNs)属于细胞黏附分子钙黏素超家族,包括CLSTN1、CLSTN2和CLSTN3三个成员,主要表达于锥体神经元突触后膜和转运囊泡中,参与调控线虫和人的学习记忆。CLSTNs能将细胞外水解信号和细胞内Ca~(2+)激活信号相关联,还是一个调控多个膜结合细胞器转运的胞内运输蛋白。现分析CLSTNs激活Ca~(2+)信号途径和参与胞内转运的功能,归纳CLSTNs调控学习记忆、突触发育和突触传递的作用,以及在阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)发病中的作用,为理解CLSTNs的细胞生物学功能提供线索。     

神经元突触内的非受体型酪氨酸激酶底物（英文）

非受体型酪氨酸激酶(non-receptor tyrosine kinase,nRTK)是一个较大的激酶家族,其功能是催化蛋白的酪氨酸磷酸化。nRTK家族中的几种常见亚型,比如Src和Fyn,可以在神经系统内表达。近年来的研究表明,神经元的突触部位含有多个nRTK的底物蛋白,这些底物蛋白主要包括谷氨酸受体(离子型和代谢型谷氨酸受体)、突触后构架蛋白、突触前调节蛋白和突触富含的多种蛋白激酶。在基础或刺激的状态下,nRTK可催化这些底物蛋白内特定酪氨酸的磷酸化,从而调节这些底物蛋白的多种生理、生化和生物物理功能。因为突触内的nRTK对突触变化信号非常敏感,所以突触nRTK被认为参与了突触传导活动的强度和效率等方面的调节。     

新生小鼠兴奋性氨基酸转运蛋白家族成员cDNA的克隆和分析

兴奋性氨基酸转运蛋白家族包含几种结构相似的膜蛋白,它们在终止谷氨酸的突触传递作用,维持神经系统正常的递质水平起重要作用.为了在同一物种中研究这些蛋白和基因的功能,本工作对新生小鼠脑的兴奋性氨基酸转运蛋白家族成员进行了克隆,获得了3个谷氨酸转运蛋白亚型(mGLAST-1,mGLT-1,mEAAC1)和一个中性氨基酸转运蛋白(mASCT1)的cDNA,其中在小鼠中mASCT1序列为首次发表.序列分析表明,mASCT1cDNA的长度为3787bp,编码一个532个氨基酸箴基的蛋白,和人的ASCT1蛋白序列有89.3%的同源性,用非洲爪蟾卵母细胞表达系统证实了它具有转运丝氨酸的活性.同时,我们的研究表明,兴奋性氨基酸转运蛋白mRNA的5'UTR和3'UTR普遍存在组成和长度的不均一性,这种现象可能提示该家族成员的基因表达具有转录后调控机制.     

AMPA受体的磷酸化与突触可塑性

突触可塑性在学习记忆中发挥了重要作用,AMPA(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic acid,AMPA)受体功能和运输的调节是突触可塑性机制研究的重要环节。在突触可塑性发生过程中,激酶和磷酸酶能够调节AMPA受体C末端的磷酸化水平,进而影响AMPA受体运输。对于AMPA受体磷酸化的研究能够加深我们对突触可塑性机制的理解。     

受体、突触和记忆

大脑中神经元突触间的信号传递是由许多神经递质受体介导的。在过去,Richard L．Huganir实验室一直致力于神经递质受体功能调节的分子机制。而最近,该实验室又聚焦到大脑中一种最主要的兴奋性受体的研究——谷氨酸受体。谷氨酸受体主要可以分为两大类：AMPA受体和NMDA受体。AMPA受体主要介导了快速的兴奋性突触传递;而NMDA受体则在神经可塑性和发育中起到重要作用。实验发现,AMPA受体和NMDA受体都可以被一系列的蛋白激酶磷酸化,而磷酸化的水平则直接影响了这些受体的功能特性,包括通道电导和受体膜定位等。AMPA受体磷酸化的水平同时还在学习和记忆的细胞模型中发生改变,如长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）。此外,AMPA受体中GluR1亚单位的磷酸化对于各种形式的可塑性以及空间记忆的维持有重要的作用。实验室主要研究突触部位谷氨酸受体在亚细胞水平的定位和聚集的分子机制。最近,一系列可以直接或间接与AMPA和NMDA受体相互作用的蛋白质得以发现,其中包括一个新发现的蛋白家族GRIPs（glutamate receptor interacting proteins）。GRIPs可以直接和AMPA受体的GluR2／3亚单位的C端结合。GRIPs包含7个PDZ结构域,可以介导蛋白与蛋白直接的相互连接,从而把各个AMPA受体交互连接在一起并与其他蛋白相连。另外,GluR2亚单位的c端还可以和兴奋性突触中的蛋白激酶C结合蛋白（PICK1）的PDZ结构域相互作用。另外,GluR2亚单位的C端也可以与一种参与膜融合的蛋白NSF相互作用。这些与AMPA受体相互作用的蛋白质对于受体在膜上的运输以及定位有至关重要的作用。同时,受体与PICK1和GRIP的结合对于小脑运动学习中的LTD有重要作用。总体上说,该实验室发现了一系列可以调节神经递质受体功能的分子机制,这些工作提示受体功能的调节可能是?     

AMPA受体与阿尔茨海默病

AMPA受体(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxa-zolep-propionate receptor,AMPAR)介导中枢神经系统快速兴奋性突触传递,其在突触后膜的动态表达与长时程增强、长时程抑制的诱发和维持有关,参与调节学习记忆活动。AMPAR在β-淀粉样蛋白作用下的过度胞吞和裂解致其在突触后膜缺失,可致突触损伤和功能障碍,与阿尔茨海默病早期认知障碍密切相关。AMPAR还参与谷氨酸介导的兴奋性损伤,Ca2+通透性AMPAR亚型的过度激活能导致阿尔茨海默病神经元的功能障碍甚至死亡。此外,AMPAR还参与tau蛋白的异常磷酸化,与神经原纤维缠结的形成有关。因而突触后膜AMPA受体数目和功能异常可能是导致阿尔兹海默病发生的重要环节。