神经连接蛋白研究进展*

冯　莹，李　阳

(1.十堰市太和医院中心ICU，湖北 十堰 442000；2.十堰市太和医院麻醉疼痛研究所)



神经连接蛋白研究进展*

冯莹1，李阳2**

(1.十堰市太和医院中心ICU，湖北 十堰 442000；2.十堰市太和医院麻醉疼痛研究所)

神经连接蛋白；突触；神经环路；神经疾病

在中枢神经系统中，1011个神经元细胞之间连接形成1015突触，构成功能环路，从而调控生理活动[1]。突触具有在时间和空间上精确传递信息的能力，而此能力依赖于突触结构的完整性，突触前膜的囊泡聚集在递质释放位点，突触后膜包含各类递质受体[2]。突触重塑包括三个相互依赖的过程。首先，轴突与目标神经元建立联系，在生长锥的作用下，轴突生长与延长。细胞黏附分子钙黏素介导联系过程，通常保持多态性，确保足够的联系几率；接着在连接位点募集突触前膜和突触后膜的相关分子蛋白。黏附分子通过胞内作用位点结合脚手架蛋白、突触前活跃区组件与突触后受体，以此参与突触联系的建立和蛋白募集过程[3]；最后当新形成的突触大小与容量协同发生变化之后，突触处于稳定状态，否则将会被清除[4]。

神经连接蛋白(Neuroligin)是一类细胞黏附分子，广泛分布于中枢神经系统和外周神经系统。该家族蛋白包括一个跨膜结构域，通过C末端PDZ结构与突触后膜的骨架蛋白结合，C末端与轴突蛋白形成复合体，促进兴奋性谷氨酸能(Glutamatergic)与抑制性γ-氨基丁酸能(GABAergic)前膜递质释放和突触后膜的组装与成熟，减少错配几率。因此，研究神经连接蛋白对于了解突触重塑与相关神经疾病具有重要意义。

1　神经连接蛋白家族概述

神经连接蛋白存在于人类、啮齿类、鸡类、黑腹果蝇与秀丽隐杆线虫。在大鼠与小鼠中，有4种神经连接蛋白；而在人类中已经确定5种神经连接蛋白家族成员。

神经连接蛋白1(NL1)是该家族研究最为清楚的蛋白，主要分布于谷氨酸能兴奋性突触后膜，最初通过亲和色普分析法从大脑溶解物中分离得到，其与β-神经轴突蛋白结合[5]，随后发现的神经连接蛋白2(NL2)与神经蛋白3(NL3)同样与β-神经轴突蛋白形成复合体，NL2特异性定位于GABA能抑制性突触后膜 ，NL3同时表达于谷氨酸能兴奋性与GABA能抑制性突触后膜 。神经连接蛋白4属于脊椎类动物特有基因，而神经连接蛋白 Y(NL4Y)是人类特有基因，定位于染色体Xp 22.33，NL4选择性分布于甘氨酸能抑制性突触后膜[6]。

2　神经连接蛋白的结构特征

神经连接蛋白属于1型跨膜蛋白，包括一条裂解信号肽、胆碱酯酶样结构域、碳水化合物黏附区域、一条跨膜蛋白、一条包含1型PDZ结构域的C末端多肽等保守区域。当前研究认为[7]，该家族蛋白具有52%的保守序列，其中胞内结构有31%的保守序列，胞外结构具有55%的保守序列，跨膜蛋白具有91%的保守序列。C末端的结构差异造成了家族成员之间的分布与功能多样性[8]。

胞外结构包含胆碱酯酶样序列，称为胆碱酯酶样黏附分子，属于α/β折叠超家族酶之一[9]。与胆碱酯酶相比，神经连接蛋白的此区域缺少催化三原件处的一个氨基酸，导致酶促反应失活，这样导致该区域功能不是介导酶/底物连接，而是受体/配体结合，比如与神经轴突蛋白形成复合体[10]。

在脊椎动物中，半胱氨酸形成N末端疏水键，为高度保守序列。C端的半胱氨酸位移，形成一个明显短的第三环状结构[11]。相反的是在非脊椎动物中，第三环状完全消失。C端二硫键的重新排列或者缺少反应了神经连接蛋白功能进化过程[12]。

所有的神经连接蛋白具有两个剪切位点，称为A和B位点，位于胆碱酯酶样序列中。虽然序列比较保守，然而在家族成员间发现不同的剪切位点。序列对比发现，NL1与NL2之间的剪切序列不同[13]。相反的是，NL3的两个剪切位点，一个类似于NL1的，另外一个类似于NL1与NL2的复合体[14]。两个剪切位点共存让每个神经连接蛋白产生4种亚型。

3　神经连接蛋白的功能

在急性分离的神经元中， RNA干扰抑制神经元的NL1后，会显著降低谷氨酸囊泡转运体1(Glut`1)和N-甲基天门冬氨酸受体(NMDA)含量[15]，降低mEPSP的频率和幅度[16]；NL1增强AMPA/NMDA受体聚集的氨基酸位点是R473位点。抑制NL2后，神经元之间突触的GABA囊泡转运体(VGAT)和GABAA受体亚基(GABAAR)减少，同时mEPSP的频率和幅度下降[17]。干扰NL3会同时减少兴奋性与抑制性突触的形成与维持，而培养的神经元分别过表达NL1、NL2或者NL3会出现与抑制组相反的结果。NL4分布于甘氨酸突触后膜，视网膜神经元敲除NL4基因之后，抑制性突触传递作用减弱[6]。

4　神经连接蛋白与神经疾病

NL1基因敲除小鼠的重复性行为增多，空间记忆力下降，同时出现孤独症[18]；新生大鼠齿状回过表达NL1之后，兴奋性突触传递能力增强[19]；另外，NL1被证实有助于大鼠对恐惧保持记忆。NL2基因敲除小鼠的抑制性GABAergic突触功能降低，兴奋作用增强[20]，伴随焦虑样行为增强；海马过表达NL2大鼠的大脑，抑制性作用增强，侵略行为与探索能力下降[21]。NL3基因敲除小鼠出现自闭症，而R451蛋白位点可能起到关键作用[22]；大鼠皮层区域过表达NL3之后，GABAergic 突触增多，神经元迁移[23]，同时缓解自闭症。人类X染色体或者Y染色体的NL4基因突变，会造成孤独症[24]。

5　展　望

有关神经连接蛋白家族的研究并不多，国外有若干报道，而国内寥寥无几。神经连接蛋白的认识主要在细胞和动物水平，且都有关突触形成和发育。在疾病方面的研究主要是孤独症、记忆为主的神经疾病。目前，只有NL4是在人类身上验证与孤独症有关，其它家族蛋白参与疾病都体现在动物水平。因此，仍需对于该家族蛋白进行更深入和广泛的研究，在将来有望将神经连接蛋白作为靶点治疗孤独症等神经疾病。

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十堰市科技局重点科技项目(15K68)

Q51

A

2095-4646(2016)04-0364-03

10.16751/j.cnki.2095-4646.2016.04.0364

2016-02-02)

**通讯作者，Email:liyang1990ly@yeah.net