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在神经系统中，肌动蛋白细胞骨架动态对其发育和功能至关重要，神经元特异性微外显子的作用却尚不明确。研究人员聚焦 DAAM1 中的微外显子，发现其影响肌动蛋白聚合、神经元功能及记忆形成，且与 RHOA/ROCK 信号通路相关。该研究为理解神经系统机制提供新视角。
在神奇的大脑世界里，数十亿神经元通过突触相互交流，构建起复杂的网络，支撑着哺乳动物的高级认知功能。而这其中，肌动蛋白细胞骨架就像一个幕后英雄，对突触的正常发育和功能起着关键作用。它不仅在突触前负责突触小泡的有序存储和周转，还在突触后决定着树突棘的形态以及神经递质受体的移动，进而影响着记忆的形成等重要大脑功能。近年来，Rho 家族小 GTP 酶逐渐进入科学家的视野，它们作为肌动蛋白细胞骨架组装的关键调节因子，与突触可塑性紧密相连，其中 RHOA 更是通过调控 ROCK 信号通路，影响着未成熟树突棘的数量。
然而，尽管神经元特异性的替代剪接现象普遍存在，且与神经发育障碍相关，但大多数微外显子的功能仍是个谜。特别是那些与肌动蛋白相关的神经元过程，微外显子的加入会产生怎样的影响，一直困扰着科研人员。为了解开这些谜团，来自巴塞罗那科学技术研究所等多个机构的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：利用 CRISPR-Cas9 基因编辑技术构建 Daam1-MIC 敲除小鼠模型；采用总内反射荧光（TIRF）显微镜观察肌动蛋白网络；通过随机光学重建显微镜（STORM）分析树突棘中的 F - 肌动蛋白含量；运用 RNA 测序技术探究基因表达变化。
研究结果如下：
- DAAM1 微外显子的特性：通过分析 VastDB 数据，研究人员发现 Daam1 基因在神经元中高表达，其内含的微外显子位于 FH2 结构域的连接区，在脊椎动物中高度保守且具有神经特异性。RT-PCR 实验证实，该微外显子的包含高度依赖神经元特异性的 Ser/Arg 重复矩阵 3 和 4 基因（SRRM3/4）。
- 对肌动蛋白聚合的影响：构建 DAAM1 的 FH2 结构域模型发现，微外显子的插入延长了连接区，影响了肌动蛋白聚合。体外实验表明，不含微外显子的异构体聚合速率更高，而含微外显子的异构体则促进肌动蛋白纤维伸长，形成更复杂的网络拓扑结构。
- 对神经元功能的影响：在小鼠胚胎干细胞中敲除 Daam1-MIC，分化的谷氨酸能神经元在去极化时 Ca2+内流增加。成年敲除小鼠在学习和记忆任务中表现不佳，如在新颖物体识别（NOR）任务和莫里斯水迷宫（MWM）任务中存在缺陷。
- 对突触功能和可塑性的影响：敲除小鼠海马切片的全细胞电压钳记录显示，CA1 锥体神经元对超阈值去极化电流的反应中，尖峰数量有增加趋势。LTP 实验表明，敲除小鼠的场兴奋性突触后电位（fEPSP）显著降低，同时突触后密度受损，树突棘数量减少，尤其是薄的未成熟树突棘。
- 对 RHOA/ROCK 信号通路的影响：STORM 结果显示，敲除小鼠功能性树突棘中的 F - 肌动蛋白含量降低。Co-IP 和 NanoBRET 实验表明，微外显子的去除减少了 DAAM1 与 RHOA 的相互作用，导致 RHOA 活性增加。使用 ROCK 抑制剂 Y-27632 处理后，可部分挽救敲除小鼠的表型，包括基因表达改变、Ca2+内流差异和记忆损伤。
研究结论和讨论部分指出，Daam1-MIC 的正确调控在多个层面都至关重要。它不仅在体外实验中定量和定性地调节肌动蛋白聚合，还通过影响 DAAM1 与 RHOA 的相互作用，调控 RHOA/ROCK 信号通路的活性。在小鼠模型中，Daam1-MIC 的缺失导致记忆障碍，可能是由于树突棘数量减少和 LTP 降低。虽然 ROCK 抑制剂的作用提示 RHOA/ROCK 信号通路的上调与观察到的表型有关，但具体机制仍有待进一步探索。 总的来说，该研究揭示了 DAAM1 中高度保守的神经元微外显子在调节肌动蛋白动态和认知功能方面的重要作用，为深入理解神经系统的分子机制提供了新的方向，也为相关神经疾病的研究和治疗提供了潜在的靶点和理论依据。
