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研究人员分析 RPH3A 基因 p.(Arg209Lys) 和 p.(Gln508His) 变体对突触的影响，发现其导致谷氨酸能突触传递失调。
在神经科学的微观世界里，神经元之间的 “交流” 至关重要，而这一过程很大程度上依赖于突触。其中，谷氨酸能突触作为兴奋性突触的代表，在大脑的正常功能中发挥着关键作用，比如学习和记忆的形成。Rabphilin 3A（Rph3A）作为一种与突触功能密切相关的蛋白质，由 RPH3A 基因编码，它与 NMDA 受体（NMDAR）复合物结合，对突触可塑性和认知功能意义重大（NMDA 受体是一种在突触可塑性中起关键作用的离子型谷氨酸受体）。
近年来，研究发现 RPH3A 基因的错义变体与神经发育障碍存在关联，这些障碍表现为耐药性癫痫伴智力障碍或自闭症谱系障碍伴学习障碍。然而，对于这些变体如何影响突触功能，科学家们还知之甚少。为了深入探究这一问题，来自意大利米兰大学、都灵大学等机构的研究人员展开了一项研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。在细胞培养方面，制备了胚胎 18 - 19 天（E18 - E19）Sprague - Dawley 大鼠的海马原代神经元培养物。在基因操作上，采用钙磷酸转染法将相关质粒转染到神经元中，包括 pCAG_Xph20 - GCaMP7f、pAAV.hSyn.iGluSnFR3.v857.SGZ 以及带有不同 Rph3A 变体的质粒等。在检测分析时，运用免疫细胞化学技术检测蛋白表达和定位，通过共聚焦显微镜观察并结合 ImageJ 软件分析数据，利用钙成像和谷氨酸成像技术分别研究钙动力学和谷氨酸释放情况。
研究结果如下：
- Rph3A 错义变体对含 GluN2A 的 NMDAR 定位和可用性的影响：研究人员评估了 p.(Arg209Lys)（hRph3AR209K ）和 p.(Gln508His)（hRph3AA0508H ）这两个变体。通过转染实验发现，过表达这两个错义变体均使树突中 GluN2A 的表面 / 细胞内比值显著增加，但细胞内水平无明显变化。同时，与野生型相比，表达这两个变体的神经元中，GluN2A 与 PSD - 95（兴奋性突触后密度的主要支架蛋白）的共定位百分比降低，表明 NMDAR 的突触保留减少。
- Rph3A 错义变体对 NMDAR 依赖的细胞内通路的影响：考虑到 NMDAR 定位的变化，研究人员检测了其对下游信号通路的影响。他们发现，过表达Rph3AR206K和Rph3AQ495H变体的神经元与野生型相比，CREB（环磷腺苷效应元件结合蛋白）磷酸化水平没有显著变化，这意味着这两个变体不影响 NMDAR 下游的 CREB 磷酸化信号通路。
- Rph3A 错义变体对突触后胞质钙动力学的影响：由于 NMDAR 的开放会导致钙离子内流，影响突触活动和可塑性。研究人员转染相关质粒后发现，过表达Rph3AR206K或Rph3AQ495H的神经元与野生型相比，突触后钙动力学发生改变。其中，Rph3AQ495H变体使钙事件数量显著减少，同时，表达这两个变体的神经元中，放电棘突的百分比降低。
- Rph3A 错义变体对谷氨酸能传递的影响：Rph3A 最初被认为与突触小泡运输调节有关。研究人员通过转染实验观察到，RFP?Rph3AR206K和RFP?Rph3AQ495H变体均使谷氨酸能传递发生显著改变，谷氨酸释放事件的最大强度、数量以及曲线下面积均显著降低，说明 Rph3A 突变会改变谷氨酸释放，减少突触间隙中的谷氨酸水平。
研究结论和讨论部分指出，该研究进一步证实了 Rph3A 在谷氨酸能突触中的广泛作用。这两个 Rph3A 变体虽然位置不同，但都对 NMDAR 复合物产生显著影响，进而导致谷氨酸能突触传递的失调。这种失调可能与神经发育障碍的发生机制相关。此外，研究还发现 Rph3A 突变不仅影响突触后活动，还影响突触前谷氨酸释放，这为理解 Rph3A 在突触功能中的生理和病理作用提供了新的视角。未来，进一步识别 RPH3A 基因变异的患者并研究其与神经发育障碍的关系，将有助于深入了解基因型与表型之间的关联，为相关疾病的诊断和治疗提供理论依据。
