神经元 SNARE 复合体与 NALCN 通道的神秘关联：解锁神经发育疾病新机制

为探究 NALCN 通道调控机制，研究人员开展相关研究，发现 SNARE 复合体抑制 NALCN 通道，或为相关疾病治疗提供新方向。

　　在神经元的世界里，静息膜电位的维持犹如一场精密的平衡游戏，钾离子（K?）流出细胞，钠离子（Na?）流入细胞，二者相互制衡。而在这其中，非选择性钠泄漏通道蛋白（NALCN）作为钠离子内流的关键 “角色”，承担着高达 70% 的持续性钠离子内流任务，其重要性不言而喻。它参与了从呼吸节律到运动等广泛的生理活动，一旦出现异常，便会引发严重的神经发育障碍。然而，目前针对 NALCN 通道，缺乏有效的特异性药物，并且其核心复合体在细胞内的运输和定位也尚不明确，这一系列问题成为了科研人员探索道路上的阻碍。

为了揭开这些谜团，来自 Charité-Universit?tsmedizin 等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为我们理解神经元的奥秘提供了新的视角。

研究人员采用了多种关键技术方法。在寻找与 NALCN 核心复合体相互作用的蛋白质时，运用了整合计算方法，结合了编码 RNA 转录本的共表达、基因直系同源物的共进化以及共享的基因 - 表型关联信息。在功能研究方面，利用非洲爪蟾卵母细胞进行双电极电压钳（TEVC）实验，记录钠泄漏电流，以此来探究候选蛋白对 NALCN 功能的影响。同时，通过表面表达测定、蛋白质纯化与交联质谱等实验技术，从不同角度深入分析蛋白质之间的相互作用和功能机制。

下面来看看具体的研究结果：

• 计算筛选确定潜在蛋白伙伴：研究人员计算了不同人类组织和细胞类型中 RNA 转录本的相关性，发现 NALCN 复合体蛋白的 RNA 在神经元和其他可兴奋细胞中表达最高，且与其他神经功能相关蛋白存在正相关，如 UNC80 与突触小泡相关蛋白 25（SNAP25）转录本表达的相关性较高。同时，通过分析基因的共进化和共享的基因 - 表型关联，筛选出了 200 个与 NALCN 核心复合体最接近的基因，这些基因大多与突触功能相关。
• 候选蛋白抑制异源表达的 NALCN 核心复合体电流：基于筛选结果，研究人员选择了 25 个蛋白进行功能筛选，发现 RAB4A、JPH2、STX1A 和 VAMP2 这 4 个候选蛋白对 NALCN 功能具有较强的抑制作用。进一步研究发现，神经元 SNARE 复合体中的 STX1A 和 SNAP25 共同作用时，对 NALCN 电流的抑制效果更强，单独的 SNAP25 则无明显作用。
• 神经元 SNARE 复合体蛋白在体外降低 NALCN 活性：STX1A、SNAP25 和 VAMP2 组成了神经元 SNARE 复合体，该复合体在神经递质释放过程中发挥着关键作用。研究表明，STX1A 和 SNAP25 抑制 NALCN 电流的机制并非通过降低通道在细胞膜上的表达，而是减少通道活性。虽然它们对通道电压敏感性和去激活速率有一定影响，但这些影响较小，无法完全解释宏观电流的显著降低，推测可能还存在其他机制。
• STX1A 抑制 NALCN 核心复合体活性需要膜定位：研究发现，STX1A 的构象状态对其抑制 NALCN 复合体电流的作用没有明显影响，但 STX1A 的膜定位至关重要。去除其细胞内结构域会导致抑制作用丧失，而将细胞内结构域重新定位到膜上则可恢复抑制作用。
• STX1A - SNAP25 与 NALCN 的 DII - DIII 连接子相互作用：通过共表达和纯化实验，研究人员证实了 STX1A 和 SNAP25 与 NALCN 之间存在稳定的相互作用。交联质谱和结构预测表明，STX1A - SNAP25 主要通过与 NALCN 的细胞内 DII - DIII 连接子相互作用来抑制钠泄漏电流，并且这种相互作用可能会导致 UNC80 从 DII - DIII 连接子上位移，从而减少可开放的通道数量。
• STX1A - SNAP25 不抑制电压门控钠通道：研究人员测试了 STX1A 和 SNAP25 对电压门控钠通道家族中 Na_V1.4、Na_V1.5 和 Na_V1.7 的功能影响，发现它们并不会改变这些通道的电压敏感性或峰值电流幅度，表明 STX1A - SNAP25 对电压门控通道的调节具有选择性。
• Syntaxin 缺失增加小鼠分离海马神经元的钠泄漏：研究人员利用条件性双敲除小鼠模型，发现去除海马神经元中的 Stx1a 和 Stx1b 会导致钠泄漏电流增加，而敲低 Nalcn 表达或抑制其电流可使钠泄漏电流恢复到野生型水平，这表明 Stx1a/1b 对海马神经元中由 Nalcn 介导的钠泄漏电流具有抑制作用。
• 减少钠泄漏电流可增强缺乏两种 Syntaxin 亚型的神经元的存活：在体外实验中，去除 Stx1a/1b 会导致神经元细胞死亡，而同时降低 Nalcn 表达和电流可以部分挽救神经元的存活，这表明 NALCN 介导的钠泄漏电流在缺乏 Stx1a/1b 时具有细胞毒性。

研究结论和讨论部分指出，本研究揭示了 SNARE 复合体蛋白 STX1A 和 SNAP25 能够抑制 NALCN 电流，Stx1a/1b 在哺乳动物神经元中也具有同样的作用。去除 Stx1a/1b 会导致钠泄漏电流增加和神经元快速死亡，而敲低或抑制 Nalcn 电流可在体外逆转这些表型。这一发现表明 SNARE 复合体不仅可以调节神经递质释放，还能够直接调节背景钠内流，进而影响细胞的兴奋性。此外，研究还发现 SNARE 复合体与 NALCN 复合体之间的相互作用可能是导致神经发育疾病症状多样性的一个因素，这为未来开发针对 NALCN 通道病和 SNARE 病的治疗方法提供了新的思路。同时，研究人员也指出，虽然目前取得了一定的成果，但仍有许多问题有待进一步研究，如 STX1A - SNAP25 抑制 NALCN 泄漏电流的详细机制、它们在神经元中的具体作用位点等，这些问题将为后续研究指明方向。