学习诱导PKCι/λ敲除小鼠出现记忆缺陷

发布者:许峰发布时间:2017-04-25浏览次数:116

201745日,国际知名脑科学杂志Cerebral Cortex在线发表“发育与疾病相关基因”教育部重点实验室陆巍课题组的研究工作(Learning-Induced Suboptimal Compensation for PKCι/λ Function in Mutant Mice),第一作者为博士研究生盛涛与王韶莉。

长时程增强(long-term potentiation, LTP)被广泛认为是学习记忆的细胞模型,而活动依赖的受体上膜是谷氨酸能兴奋性突触LTP的重要分子机制。课题组之前的研究发现PKCι/λ磷酸化AMPA受体在LTP早期表达阶段起关键作用(EMBO J 2013)。随后课题组构建了PKCι/λ海马CA1区锥体细胞特异性敲除小鼠模型来更深入地研究PKCι/λ及其功能。出乎意料地发现,PKCι/λ在海马CA1区敲除之后LTPCA1相关脑功能均表现正常。在随后的实验中,对于LTP和条件恐惧的不同阶段磷酸化蛋白含量的分析发现,海马中的另一种非典型PKC的亚型PKMζLTP表达阶段和条件恐惧早期记忆阶段中异常性地增加,提示我们在PKCι/λ敲除动物中可能存在代偿现象的发生。随后运用PKMζ 介导的NSFGluA2结合的阻断剂pep2mSNARE蛋白依赖的胞吐阻断剂TeTx和对LTP表达阶段的突触后致密组织提取物的分析共同表明,在PKCι/λ敲除动物中LTP的表达可能是以PKMζ 依赖的分子机制为基础的。

2006年纽约州立大学的Todd Sacktor实验室发表在Science上的工作发现一个非典型PKC的亚型PKMζ对记忆长期存储起关键作用。而2013年发表在Nature上两篇论文却同时发现PKMζ敲除鼠表型正常。随后2016Todd Sacktor实验室发表在eLife上的工作发现PKMζ敲除鼠PKMζ的功能被PKCι/λ所代替。同年陆巍课题组的研究发现敲减PKMζPKCι/λ分别影响LTP和海马相关学习记忆的不同阶段(Cell Reports 2016)。综合这些前期与本次报道的研究结果,充分证明在敲除动物上PKCι/λPKMζ这两种非典型PKC在突触可塑性和学习记忆中灵活的相互代偿机制。该研究为解析记忆短期和长期储存的分子机制打下了坚实的基础。



该课题得到国家自然科学基金、973项目基金资助。

图:在Y迷宫训练次数减少之后,PKCι/λ敲除小鼠在空间定位能力上表现出缺陷。