CellRes：神經元突觸囊泡轉運的分子調控新機制

　　近日，中國科學院上海生命科學研究院神經科學研究所、腦科學與智能技術卓越創新中心、神經科學國家重點實驗室熊志奇研究組，在小腦和運動障礙研究領域取得進展。相關研究成果以《PRRT2缺失造成小腦內的突觸傳遞異常介導陣發性運動誘發性運動障礙》為題，在線發表在Cell Research上。研究人員系統地從分子、突觸、細胞和神經環路水平解析了陣發性運動誘發性運動障礙（Paraxysmalkinesigenic dyskinesia, PKD）致病基因PRRT2在腦內的神經生物學作用及機制，為理解發作性運動障礙的發病機理和神經元突觸囊泡轉運的分子調控機制提供了新的認識。

　　PKD是嚴重的中樞神經系統疾病，表現為非自愿性運動所誘發的肌張力障礙、舞蹈病、手足徐動癥、顫搐或這些運動失調癥狀的組合，發作時沒有意識喪失，多發于青少年時期。該病自1967年被Kertesz等詳細描述以來，其確切的發病機制一直不明。熊志奇研究組此前與復旦大學華山醫院教授吳志英、福建醫科大學教授王檸課題組合作，發現了PKD首個致病基因PRRT2。作為第一個被鑒定出來的PKD致病基因，PRRT2在體內的生物學功能以及如何調控運動功能，是亟待研究解決的問題。

　　在該研究工作中，研究人員發現PRRT2是一個新的突觸蛋白，可與突觸蛋白Syntaxin1A及SNAP25相互作用，影響神經元突觸內SNARE蛋白復合體的形成，從而調控囊泡入塢到突觸前膜的過程。盡管關于細胞囊泡運輸和調控機制的研究已相對完善且非常重要，但人們從未發現該分子的調控作用，該研究揭示了突觸囊泡轉運上膜過程中的一個新“車閘”。

　　研究人員制備了一系列的PRRT2基因突變小鼠，涵蓋模擬病人體內突變位點、腦內選擇性基因敲除、病毒介導的小腦內局部基因敲除、小腦顆粒細胞內選擇性基因敲除等方式，發現當PRRT2在體內的功能缺失后，小鼠會在癲癇發作后、高溫環境下以及光遺傳刺激小腦的情況下出現陣發性運動失調和肌張力障礙等癥狀，表型與病人的癥狀十分相像。該癥狀的嚴重程度同蛋白表達量負相關，并可被抗癲癇藥卡馬西平所改善。

　　研究人員使用Ai32、GluN2C-iCre、Prrt2-floxed等三種轉基因鼠，制備出可在小腦內顆粒細胞中特異地自表達光遺傳通道蛋白CHR2而同時選擇性地敲除PRRT2基因的小鼠，進行全細胞電生理記錄發現，PRRT2突變小腦內顆粒細胞的平行纖維與浦肯野細胞之間的突觸傳遞改變，造成浦肯野細胞放電異常，導致小腦功能紊亂和陣發性運動障礙。多年來，PKD研究中存在的條件限制是缺乏有效的動物模型，該研究首次制備了小鼠PKD模型，利用多種物理或化學范式，為后續開展藥物開發或干預治療探索提供了穩定可靠的動物疾病模型。

　　綜上所述，該研究詳細而系統地揭示了PRRT2在腦內的表達和功能，首次在體確認了PKD發病的PRRT2功能缺失機制，揭示了PRRT2在突觸SNARE復合體形成和囊泡釋放中的重要調節作用，確定了小腦尤其是小腦顆粒細胞在PKD發病過程中的核心作用，解決了一直困擾該研究領域的關于PKD關鍵調控腦區環路的爭論，推進了人們對發作性運動障礙發病機制的認識，同時對人們理解突觸傳遞的最新分子調控機制也很有啟發。

　　該研究工作得到了科技部項目、中國科學院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金和上海市科委等的資助。