Analysis of Neurexin-Neuroligin Complexes: Unveiling the Role of β-Neurexin-1 in Autism

为探究 Nrxn1功能障碍机制，研究人员分析 Nrxn1/Nlgn 相互作用，发现 β-Nrxn1在自闭症中作用特殊。

　　在神经科学的微观世界里，神经元之间的 “交流” 奥秘一直吸引着众多科研人员探索。神经连接蛋白（Neurexins，Nrxns）和神经配蛋白（Neuroligins，Nlgns）作为神经元 “交流” 过程中的重要 “使者”，它们之间的相互作用对突触生理功能的正常维持起着关键作用。其中，Nrxn₁更是与自闭症等神经发育障碍疾病紧密相关。然而，目前对于 Nrxn₁功能障碍的具体机制，尤其是 α- 和 β-Nrxn₁与突触后伙伴的相互作用方式，仍存在诸多未知。以往的体外研究虽然取得了一些成果，但由于实验条件与体内实际情况存在差异，这些研究结果面临着局限性，无法全面准确地揭示 Nrxn₁在神经发育疾病中的作用机制。

为了深入了解 Nrxn₁在神经发育疾病中的功能障碍机制，来自西班牙塞维利亚生物医学研究所（Instituto de Biomedicina de Sevilla，IBiS）等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。该研究成果发表在《Molecular Brain》杂志上。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展研究。在细胞和动物实验方面，他们培养了大鼠的皮质神经元和 HEK293T 细胞，并利用这些细胞进行后续实验。同时，使用成年（6 - 7 个月）的雄性和雌性小鼠作为动物模型。在分子生物学技术上，通过构建表达载体和慢病毒载体，实现特定基因的表达；运用免疫荧光技术，观察细胞内蛋白质的定位和表达情况；采用免疫沉淀和 Western blot 技术，分析蛋白质之间的相互作用。

研究结果如下：

• 表达带有表位标签的 α 和 βNrxn₁异构体：研究人员在 Nrxn₁的细胞质尾部插入短 Flag 序列，构建出带有 Flag 标签的 α 和 βNrxn₁异构体。实验表明，这种标签的插入不影响蛋白质的表达、转运和表面表达。通过慢病毒载体，实现了这些异构体在神经元中的特异性表达，为后续研究提供了有力工具。
• Nlgn₂诱导的突触前末端 α-Nrxn₁异构体的募集：通过共培养实验发现，Nlgn₂能够优先在突触前末端募集 α-Nrxn₁异构体，而 Nlgn₁对 α-Nrxn₁异构体的募集作用较弱。同时，插入可变剪接片段 4（AS4）会降低 Nlgn₂对 α-Nrxn₁的募集。这表明 α-Nrxn₁异构体在与 Nlgn₂的相互作用中具有特异性，且 AS4 对这种相互作用起到调节作用。
• Nlgn₁和 Nlgn₂对 β-Nrxn₁异构体的突触前募集：与 α-Nrxn₁异构体不同，Nlgn₁和 Nlgn₂都能有效地在突触前末端募集 β-Nrxn₁异构体，且 AS4 的插入会减少这种募集。这说明 β-Nrxn₁在与 Nlgn₁和 Nlgn₂的相互作用中具有相似性，同时也受 AS4 的调控。
• 皮质神经元中突触后 Nlgn₁对 β-Nrxn₁而非 α-Nrxn₁的跨突触募集：在模拟突触环境的实验中，研究人员发现突触后表达的 Nlgn₁能特异性地募集 β-Nrxn₁异构体，而对 α-Nrxn₁异构体无明显募集作用。这进一步证实了 β-Nrxn₁在谷氨酸能分化过程中作为功能性突触前受体的独特作用。
• 自闭症小鼠模型中突变型 β-Nrxn₁与 Nlgn₁的选择性关联：在自闭症小鼠模型（β-Nrxn₁ΔC 小鼠）中，研究人员通过免疫沉淀和 Western blot 实验发现，突变型 β-Nrxn₁与 Nlgn₁形成了特异性的蛋白质复合物，且这种关联在早期表达后就已存在，并持续到成年期。而 Nlgn₂、Nlgn₃和 LRRTM₂等蛋白未与突变型 β-Nrxn₁形成复合物，表明突变型 β-Nrxn₁在自闭症小鼠模型中对 Nlgn₁具有配体选择性。

综合研究结论和讨论部分，该研究具有重要意义。研究人员通过一系列实验，清晰地揭示了 α- 和 β-Nrxn₁异构体与 Nlgn₁和 Nlgn₂在突触处的相互作用模式。研究表明，β-Nrxn₁在谷氨酸能突触中作为 Nlgn₁的特异性突触前受体，而 α- 和 β-Nrxn₁在 GABA 能分化过程中共同作为 Nlgn₂的突触前伙伴。此外，在自闭症小鼠模型中，突变型 β-Nrxn₁对 Nlgn₁的选择性作用，为理解自闭症相关的 Nrxn₁功能障碍机制提供了新的视角。这一研究成果不仅有助于深入了解神经发育疾病的发病机制，更为未来开发针对自闭症等疾病的精准治疗策略提供了重要的理论依据。