两种“阴阳”RNA结合蛋白改变突触功能

研究人员已经证明了RNA结合蛋白如何调节突触反应，从而介导神经细胞脉冲的传递。

　　

中枢神经系统的细胞具有高度的灵活性，这使它们能够适应波动的需求，并对不断变化的神经元活动模式作出反应。这是通过调节神经细胞之间的连接来实现的，这种连接是由一种叫做突触的结构介导的，这种结构决定了相邻神经元对刺激的反应。这些调整反过来又需要mRNA在细胞内的转运。因此，所需的蛋白质可以在突触附近合成。特异性mRNA结合蛋白在这一过程中发挥了重要作用。LMU生物化学家Michael Kiebler领导的研究小组现在已经详细描述了两种这样的蛋白质。研究表明，它们调节突触传递的不同方面。因此，它们相互补充，以维持平衡的神经元活动。

这两种RNA结合蛋白分别被命名为Staufen和Pumilio，已知它们在中枢神经系统中具有重要的功能。两者都参与突触传递的调节，并且它们共享一组共同的靶标RNA。它们甚至可以在相同的RNA颗粒中找到——由信使RNA和引导它们到达最终目的地的蛋白质组成的异质颗粒。新报告的主要作者Rico Schieweck说:“到目前为止，人们还不知道这两种RNA结合蛋白之间的功能相互作用，以及它们在神经细胞中调节的信号通路的性质。”

通过培养神经细胞，Kiebler的研究小组现在已经表明，Staufen和Pumilio以完全不同的方式控制着突触的活动。Staufen主要控制mRNA的水平，从而控制它们编码的蛋白质的数量。另一方面，Pumilio直接调控mRNA翻译过程，控制每个mRNA分子合成多少蛋白质。事实上，它在突触传递本身起着双重作用。Schieweck解释说:“我们证明了Pumilio是迄今为止尚未被认识到的抑制性突触的协调者，因此它调节神经元突触的兴奋性。如果Pumilio基因被删除，突触就会变得异常活跃，神经元活动的整体水平就会增加。”基于他们的研究结果，Kiebler和他的同事们提出，可以将Pumilio和Staufen视为阴阳因子，它们共同控制着突触蛋白的表达。由于它们对各种过程的差异和高度选择性的影响，它们敏感地调节单个突触的活动。

神经平衡的破坏是神经和神经精神障碍的一个标志，如癫痫和自闭症。研究人员相信，他们的发现将有助于更好地理解这些条件，因为他们提供了对不同RNA结合蛋白改变突触功能特征的机制的深入了解。

Rico Schieweck, Therese Riedemann, Ignasi Forné, Max Harner, Karl E. Bauer, Daniela Rieger, Foong yee Ang, Saskia Hutten, Antonia F. Demleitner, Bastian Popper, Sophia Derdak, Bernd Sutor, Martin Bilban, Axel Imhof, Michael A. Kiebler. Pumilio2 and Staufen2 selectively balance the synaptic proteome. Cell Reports, 2021; 35 (12): 109279 DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109279