神经可塑性依赖于一种非编码RNA从细胞核到突触的漫长旅程

突触定位的长非编码RNA是神经可塑性的重要调节因子。

　　

回忆不仅仅是看朋友或拍照。大脑不断地适应新的信息，并通过在神经元之间建立称为突触的联系来储存记忆。神经元如何做到这一点——像树突一样伸出手臂与其他神经元交流——需要大量的基因、信号分子，细胞支架和蛋白质构建机制。

斯克里普斯研究所和马克斯普朗克佛罗里达神经科学研究所的科学家们的一项新研究发现，一种信号分子（一种长的非编码RNA）起着核心作用，科学家们用多种技术将其命名为ADEPTR。

，包括共焦显微镜和双光子显微镜，他们跟踪ADEPTR的移动，观察它的形成、移动、聚集在突触上，并在神经元受到刺激时激活其他蛋白质。

它到达脑细胞的远处的旅程是由一个沿着树突微管支架踮起脚尖的细胞载体实现的。它被称为运动蛋白，它将ADEPTR沉积在突触连接处附近，激活其他蛋白质。

研究小组还发现，如果ADEPTR沉默，在刺激过程中就不会形成新的突触。

这项研究，“lncRNA ADEPTR的活动调节突触靶向通过定位树突中的Sptn1和AnkB介导结构可塑性，这项研究的主要作者、斯克里普斯研究所的神经科学家Sathyanarayanan Puthanveettil博士说，长的非编码RNA通常被描述为“基因组暗物质”，因为它们在细胞中的作用尚未完全确定，特别是在神经元中。Puthanveettil的团队发现，它们在神经可塑性中起着信号作用——神经元如何适应和改变经验。

“在这里，我们报告了一种新转录的长非编码RNA的活动依赖性树突状靶向调节突触功能，并描述了其潜在机制，”Puthanveettil说这些研究为长非编码RNA在突触中的功能带来了新的见解。

第一作者是Eddie Grinman，Puthanveettil实验室的研究生。

长非编码RNA是一种超过200个核苷酸的RNA，不能被翻译成蛋白质。在我们的细胞中有成千上万的这种长的非编码RNA，但在大多数情况下，它们的功能还不清楚。已知的是，通常，它们倾向于留在细胞核内。一些基因调控基因的转录。

“看到一个长的非编码RNA如此迅速而有力地从细胞核移动到突触，这是令人惊讶的，”格林曼说。

海马体是大脑中学习、记忆和情绪驻留的部分。研究小组在小鼠海马神经元中工作，用学习相关信号的药理学激活剂刺激神经元。他们通过分子和高分辨率成像技术发现，ADEPTR长的非编码RNA被迅速表达并运输到细胞外臂。在那里，ADEPTR分子与在突触结构组织中起作用的蛋白质相互作用，这些蛋白质被称为spectrin 1和ankyrin B。

他们发现，如果暴露于抑制性神经递质GABA，ADEPTR就会下调。

“这些发现增加了突触调节和可塑性的另一层复杂性，“普坦维蒂尔说。”突触定位的长非编码RNA是适应性神经元功能的重要调节因子。”

继续研究刺激如何影响神经元可塑性。此外，作者还希望更多地了解ADEPTR在体内的作用。

“了解ADEPTR在生物体形成新记忆中所起的作用会很有趣，”Grinman说。

这项工作揭示了学习和记忆的最基本过程之一，适应不断变化的信息和环境。

“神经可塑性使我们能够学习，对刺激作出反应，并建立长期记忆，”Puthanveettil说关于这一基本生物过程的惊人复杂性，还有很多东西要学。”

Journal Reference:

1. Eddie Grinman, Yoshihisa Nakahata, Yosef Avchalumov, Isabel Espadas, Supriya Swarnkar, Ryohei Yasuda, Sathyanarayanan V. Puthanveettil. Activity-regulated synaptic targeting of lncRNA ADEPTR mediates structural plasticity by localizing Sptn1 and AnkB in dendrites. Science Advances, 2021; 7 (16): eabf0605 DOI: 10.1126/sciadv.abf0605