突觸后神經(jīng)元AMPA受體循環(huán)的機(jī)制

查彩慧， 郭國(guó)慶

(1.廣州市婦女兒童醫(yī)療中心 腦病中心， 廣東 廣州 510623； 2.暨南大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 解剖學(xué)系， 廣東 廣州 510632)

大腦對(duì)環(huán)境的適應(yīng)依靠經(jīng)驗(yàn)依賴性的突觸強(qiáng)化和隨之而來神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的再修飾和加工.由于神經(jīng)元之間連接強(qiáng)度具有可調(diào)節(jié)的特性，突觸的功能可以發(fā)生持久的改變，即突觸可塑性，可塑性是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)再修飾和加工這一過程的典型表現(xiàn)[1].α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸受體(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionic acid receptor, AMPA受體)介導(dǎo)谷氨酸能突觸90%以上的快速興奮性突觸傳遞，其數(shù)量和亞基構(gòu)成是突觸活動(dòng)、可塑性，乃至神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形成的基本要素[2].皮質(zhì)或海馬的一個(gè)錐體細(xì)胞大約可形成10 000個(gè)突觸，每個(gè)突觸上AMPA受體的數(shù)量接受突觸活動(dòng)、發(fā)育信號(hào)和環(huán)境信息的調(diào)控并進(jìn)行獨(dú)立而且動(dòng)態(tài)的調(diào)整.AMPA受體合成、聚集、轉(zhuǎn)運(yùn)和表達(dá)缺陷是神經(jīng)發(fā)育障礙、退行性疾病以及認(rèn)知功能障礙發(fā)生的根本原因[3-4].突觸后膜AMPA受體的數(shù)量隨著突觸活動(dòng)的增強(qiáng)和減弱始終處于動(dòng)態(tài)的調(diào)整，是一個(gè)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)運(yùn)的過程[5].目前有關(guān)AMPA受體轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)控和伴侶蛋白已經(jīng)取得諸多進(jìn)展，AMPA受體轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)控的多層級(jí)特性[6].明確突觸后AMPA受體合成、儲(chǔ)存和循環(huán)過程，有助于理解AMPA受體參與突觸可塑性的機(jī)制.

1 AMPA受體的合成

AMPA受體是由GluA1、GluA2、GluA3和GluA4等4個(gè)亞基組成的四聚體，在神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞均有表達(dá).依據(jù)發(fā)育階段和神經(jīng)元種類不同，AMPA受體大約10 h至2 d更新1次.每個(gè)AMPA受體的亞基都有相似的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由900個(gè)氨基酸組成，分子量約105 ku.每個(gè)AMPA受體亞基都包括1個(gè)胞外氨基端(N-terminal domain,NTD)、1個(gè)配體結(jié)合區(qū)(ligand binding domain,LBD, S1-2)、3個(gè)跨膜區(qū)(transmembrane domain,TMM1-3)和1個(gè)發(fā)卡結(jié)構(gòu)(loop)和1個(gè)胞內(nèi)羧基端(carboxy-terminal domain,CTD).Loop存在Q/R編輯位點(diǎn)；LBD的S2存在R/G編輯位點(diǎn)[7].有關(guān)AMPA受體的分子結(jié)構(gòu)已經(jīng)做過綜述[8]，不再贅述.

和其他膜蛋白一樣，AMPA受體也是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成，然后進(jìn)入高爾基體加工，排出并轉(zhuǎn)運(yùn)至樹突和樹突棘.AMPA受體的主要來源是胞體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，然而在樹突也有合成AMPA受體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，可以縮短AMPA受體轉(zhuǎn)運(yùn)至樹突棘的距離，使突觸獲得更快的反應(yīng)時(shí)間.AMPA受體寡肽鏈翻譯后的折疊和聚合也發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的糾錯(cuò)機(jī)制可以減少其錯(cuò)誤折疊，以保證爭(zhēng)取折疊的受體才能排出[9].AMPA受體的NTD和LBD位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的腔內(nèi)，3個(gè)跨膜區(qū)和1個(gè)loop是離子通道，插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的磷脂雙分子層，C末端暴露于腔外并面向胞質(zhì).2個(gè)亞基像拉鏈一樣首先以頭尾對(duì)應(yīng)的方式形成二聚體，由于相同亞基NTD和LBD的親和力小于不同亞基之間的親和力，所以大多形成異二聚體.二聚體通過NTD和LDB的結(jié)合和轉(zhuǎn)位形成四聚體，LDB是開放的配體結(jié)合部位，跨膜區(qū)和loop聚合形成離子通道.并非所有的四聚體都能排出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)入高爾基體，一般只有脫敏狀態(tài)的四聚體才能排出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)[9-10].決定著AMPA受體排出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的因素有3個(gè)方面[11-12]：①loop的R/G和LBD(S2)的Q/R RNA編輯位點(diǎn)是重要的調(diào)節(jié)者：首先影響亞基的聚合，如GluA2-4的R/G編輯位點(diǎn)Arg743被Glycine取代，從而改變了LBD結(jié)合面的構(gòu)象影響AMPA亞基的聚合；而GluA2的Q/R編輯位點(diǎn)Arg586則影響GluA2形成同源二聚體.這些編輯位點(diǎn)還影響AMPA受體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)排出.未編輯的GluA1和GluA2可以迅速排出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)并到達(dá)突觸后膜，Q/R編輯的GluA2(Q607R)無法聚集成同源二聚體而滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，但是當(dāng)與GluA1形成異四聚體的時(shí)候，則可以隨GluA1一起從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)排出，正是由于這個(gè)原因，大部分AMPA受體的四聚體都有GluA2亞基參與構(gòu)成，而且都是Ca2+非通透的.但是滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的編輯后的GluA2可為形成異四聚體提供充足的GluA2儲(chǔ)存.如果缺乏GluA1和GluA4，排出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的過程則變得緩慢，其機(jī)制未明.②胞內(nèi)Ca2+、CaMKII和PICK1調(diào)控[13-15]：胞內(nèi)Ca2+釋放、CaMKII活性增加，以及與PICK1結(jié)合均有助于AMPA受體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放.③AMPA受體伴侶蛋白的調(diào)控[3,16-17]：主要包括TARPs和CNIH(cornichon)家族蛋白.作為AMPA受體的伴侶蛋白，TARPs和CNIH主要幫助AMPA受體間接錨定于PSD95，但TARPs和CNIH二者與AMPA受體結(jié)合存在競(jìng)爭(zhēng)性.所以TARPs和CNIH可阻止錯(cuò)誤折疊的AMPA受體排出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，只有正確折疊的AMPA受體才能與TARPs和CNIH結(jié)合，并與AMPA受體一起釋放出內(nèi)質(zhì)網(wǎng).當(dāng)AMPA受體離開內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，則進(jìn)入高爾基體系統(tǒng)并進(jìn)行糖基化修飾，變成成熟的四聚體.TARPs的C末端與微管相關(guān)蛋白1輕鏈2結(jié)合，并與高爾基體內(nèi)的nPIST蛋白結(jié)合成簇，通過微管轉(zhuǎn)運(yùn)途徑離開高爾基體，被轉(zhuǎn)運(yùn)至樹突和樹突棘(圖1).

AMPA受體由胞體和樹突棘的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成，并聚合成四聚體，然后進(jìn)入高爾基體，再轉(zhuǎn)運(yùn)至樹突和樹突棘.

AMPA receptors are synthesized and assembled in the endoplasmic reticulum, then enter the Golgi apparatus and extend to dendrites and dendritic spines.

圖1 AMPA受體的合成和運(yùn)輸途徑[3]

Fig.1 Biogenesis and trafficking pathway of AMPA receptors[3].

2 AMPA受體的轉(zhuǎn)運(yùn)和錨定

2.1 AMPA受體轉(zhuǎn)運(yùn)的亞基依賴性

從高爾基體釋放的AMPA受體通過驅(qū)動(dòng)蛋白依賴的微管轉(zhuǎn)運(yùn)途徑運(yùn)輸至樹突干、樹突棘的基部、突觸外的樹突棘質(zhì)膜等處.AMPA受體首先通過胞吐的方式到達(dá)質(zhì)膜，整個(gè)神經(jīng)元60%以上的AMPA受體是可移動(dòng)的，它們通過側(cè)方轉(zhuǎn)運(yùn)的方式轉(zhuǎn)運(yùn)至突觸后膜，然后錨定于突觸后膜的PSD95支架蛋白上，發(fā)揮突觸傳遞的功能[18].AMPA受體的轉(zhuǎn)運(yùn)是否存在亞基依賴性存爭(zhēng)議.比如GluA3的出現(xiàn)率僅為GluA1和GluA2的10%；而且在皮質(zhì)和海馬神經(jīng)元，AMPA受體主要以GluA1/ GluA2或GluA2/GluA3異四聚體的形式出現(xiàn).GluA4較少在成年腦組織中表達(dá)，而且主要表達(dá)在抑制性的中間神經(jīng)元[19-20].不同的神經(jīng)元對(duì)AMPA受體具有一定的選擇性，其轉(zhuǎn)運(yùn)具有亞基特異性.普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為，亞基轉(zhuǎn)運(yùn)的特異性取決于胞內(nèi)C末端，C末端被CaMKII磷酸化與PDZ區(qū)蛋白結(jié)合，募集和滯留GluA1亞基，隨后GluA2的轉(zhuǎn)運(yùn)便占據(jù)主導(dǎo)地位.高通量蛋白組學(xué)分析顯示[21]，腦組織中AMPA受體各個(gè)亞型分布表現(xiàn)出時(shí)間和空間上的特異性，90%以上的AMPA受體位于皮質(zhì)、海馬和小腦，除了小腦以GluA4為主外，其余腦區(qū)主要為GluA1、GluA2和GluA3亞基，GluA4較少(圖2).

然而，由于分子置換或敲除AMPA受體后仍然能獲得LTP，比如即使把AMPA受體所有的亞型全部敲除，或者置換成kainate受體仍然能誘導(dǎo)出LTP；說明LTP的誘導(dǎo)不完全依賴AMPA受體，但這也反映出突觸外受體的重要性[22-23].看似矛盾的結(jié)果預(yù)示著突觸內(nèi)存在兩種AMPA轉(zhuǎn)運(yùn)模式，一種是組構(gòu)性的轉(zhuǎn)運(yùn)，一種是活動(dòng)依賴性的轉(zhuǎn)運(yùn).突觸正常的功能活動(dòng)依賴組構(gòu)性的轉(zhuǎn)運(yùn)，以維持突觸一定量的AMPA受體的數(shù)量，而在強(qiáng)直刺激下，會(huì)激活非亞基依賴性的轉(zhuǎn)運(yùn).

圓圈的大小代表該腦區(qū)功能性AMPA受體的密度；百分比表示AMPA受體的相對(duì)數(shù)量.

Size of the circles illustrates the density of functional AMPA receptors in a given region; percentage indicates relative amount of total AMPAR amount in the brain.

圖2 不同腦區(qū)AMPA受體的構(gòu)成和密度[21]

Fig.2 Composition and density of AMPARs in distinct brain regions[21]

2.2 AMPA受體的錨定

突觸后膜AMPA受體并不能直接錨定在PSD95上，需要借助其他蛋白的幫助實(shí)現(xiàn)間接錨定，包括：①M(fèi)AGUK(membrane-associated guanylate kinase, MAGUK)蛋白[24-25]：MAGUK超家族包括 PSD-95、PSD-93、SAP97和SAP102等，位于突觸后，距胞膜僅12 nm，是受體錨定的理想部位，也是胞膜離子通道、胞質(zhì)內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白結(jié)合的部位.以PSD95的結(jié)構(gòu)和功能了解最為清楚.PSD95屬于PDZ支架蛋白，包括3個(gè)PDZ結(jié)構(gòu)域、1個(gè)SH3結(jié)構(gòu)域和1個(gè)GK結(jié)構(gòu)域.SH3和GK結(jié)構(gòu)域存在分子內(nèi)結(jié)合，但作用不明.3個(gè)PDZ結(jié)構(gòu)域?yàn)榇?lián)結(jié)構(gòu)，而且相鄰PDZ結(jié)構(gòu)域之間N末端和C末端同向排列，呈C型折疊，便于其他與之相互結(jié)合蛋白的C末端插入.由于PDZ結(jié)構(gòu)域的成簇特性，極大地利于受體在局部聚集和錨定.②AMPA受體伴侶蛋白[26-27]：包括TARPs和CNIH家族蛋白，其中TARPs蛋白研究的較為清楚.由于AMPA受體的C末端和PSD95不相容，AMPA受體并非直接與PSD95結(jié)合，而是首先與TARPs形成復(fù)合體，然后通過TARPs間接錨定于PSD95.TARPs家族共包括8個(gè)成員，γ1-8，其中γ1和γ6是骨骼肌鈣通道的附屬蛋白，γ2、 γ3、 γ4、 γ5、 γ7、 γ8在神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá).其中γ2又稱Stargazin，研究的最為清楚.Stargazin包括1個(gè)N末端，4個(gè)跨膜區(qū)，2個(gè)胞外loop，1個(gè)胞內(nèi)loop和一個(gè)胞內(nèi)C末端.長(zhǎng)的胞外loop負(fù)責(zé)與AMPA受體結(jié)合，C末端則插入PSD95.每個(gè)AMPA受體結(jié)合的TARPs數(shù)量不一，每個(gè)AMPA受體結(jié)合Stargazin的數(shù)量各異，可能是1個(gè)，也可以達(dá)到4個(gè).AMPA受體和Stargazin結(jié)合后，通過胞吐和側(cè)方轉(zhuǎn)運(yùn)到達(dá)質(zhì)膜.質(zhì)膜的脂質(zhì)雙分子層能夠限制AMPA受體移動(dòng)，由于脂質(zhì)分子帶負(fù)電，而Stargazin的胞內(nèi)段富含精氨酸，帶正電，故非磷酸化Stargazin的胞內(nèi)段結(jié)合于脂質(zhì)分子，使其滯留在質(zhì)膜，限制了AMPA受體的移動(dòng)；而CaMKII和PKC使Stargazin的C末端磷酸化，磷酸化的Stargazin的C末端與帶負(fù)電的質(zhì)膜分離，并移動(dòng)至突觸后膜插入PSD95(圖3).③突觸跨膜黏附分子(synaptic transmembrane adhesion molecules)[28-30]：包括N-cadherin和LRRTM家族蛋白.不像其他如neuroligins/neurexins和ephrin/Eph受體復(fù)合體等黏附分子與離子通道結(jié)合更多的是參與信號(hào)傳遞，cadherin富集于突觸或突觸的附近，不僅參與突觸的形成，還能改變突觸的強(qiáng)度，其原因是cadherin能把AMPA受體滯留和聚集于突觸后膜.Cadherin由高度保守的5個(gè)胞外串聯(lián)重復(fù)結(jié)構(gòu)域、1個(gè)跨膜區(qū)和1個(gè)C端胞內(nèi)尾巴.跨膜區(qū)和胞內(nèi)段插入突觸前后膜，胞外的串聯(lián)重復(fù)區(qū)位于突觸間隙并相互結(jié)合，以橋接兩個(gè)神經(jīng)元之間的突觸間隙.胞外串聯(lián)重復(fù)區(qū)有Ca2+結(jié)合的位點(diǎn)，控制cadherin之間的結(jié)合.Cadherin的胞外區(qū)與AMPA受體的GluA2結(jié)合，網(wǎng)羅并限制AMPA受體移動(dòng)，還通過征召其他蛋白把AMPA受體錨定到PSD95.LRRTM家族是富含亮氨酸重復(fù)序列的跨膜蛋白，與cadherin的結(jié)構(gòu)相似，除了與cadherin具有相似的作用之外，還參與突觸的分化.

A. AMPA受體和輔助蛋白的氨基端、跨膜區(qū)和羧基端；B. AMPA受體通過TARPs結(jié)合于PSD，TARPs磷酸化后與質(zhì)膜脫離，并與PSD-95結(jié)合.

A. ATD, M1-4 and C-terminus of AMPA receptor and auxiliary subunits. B. The AMPAR complex is stabilized at postsynaptic density (PSD) via interaction of the TARP PDZ ligand with the PDZ domain of PSD-95. Phosphorylated TARPs dissociate from negatively-charged lipid bilayers and interact with PSD-95.

圖3 AMPA受體及其輔助蛋白的結(jié)構(gòu)(A)和受體復(fù)合物的轉(zhuǎn)運(yùn)(B)[27]

Fig.3 Schematic domain structure of pore-forming subunits and auxiliary subunits(A) and trafficking of AMPA receptor complexes(B)[27]

3 AMPA受體的儲(chǔ)存和分揀

AMPA受體除了一部分位于突觸后膜狹小的區(qū)域，大部分都位于突觸外，組成受體儲(chǔ)存池以滿足突觸增強(qiáng)時(shí)受體的及時(shí)補(bǔ)充.AMPA受體的儲(chǔ)存池包括3個(gè)部分[31]：①胞內(nèi)囊泡的受體：位于通過胞吞形成的早期包涵體，以及受體分揀后形成的循環(huán)包涵體.②從突觸擴(kuò)散至突觸外的受體：從突觸部位釋放出來的受體，離開并滯留于突觸外質(zhì)膜.③成簇錨定于突觸外受體：錨定在突觸外缺乏移動(dòng)性的受體，可以通過翻譯后修飾釋放并進(jìn)入突觸后膜.

3.1 胞內(nèi)囊泡的受體

大部分的AMPA受體儲(chǔ)存于囊泡內(nèi)，比如在視網(wǎng)膜節(jié)細(xì)胞的突觸，僅有12%的GluA1位于突觸后致密區(qū)，而88%位于各個(gè)儲(chǔ)存池.動(dòng)員10%～30%儲(chǔ)存池的AMPA受體能誘導(dǎo)產(chǎn)生LTP，如果阻斷循環(huán)包涵體，可減少樹突棘膜表面10%～20%的AMPA受體.循環(huán)包涵體是LTP發(fā)生早期AMPA受體的主要提供者.AMPA受體的內(nèi)吞、循環(huán)和插入往往是活動(dòng)依賴性的.新上膜的受體需要完整的循環(huán)包涵體，如果阻斷循環(huán)包涵體形成，則高頻刺激無法誘導(dǎo)產(chǎn)生LTP；LTP不僅促進(jìn)AMPA受體循環(huán)，還包括轉(zhuǎn)鐵蛋白受體，說明LTP啟動(dòng)了整個(gè)受體轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，而不單純是AMPA受體[32-33].C末端是AMPA受體能否進(jìn)入受體循環(huán)的關(guān)鍵，然而針對(duì)不同的亞基，其表現(xiàn)卻不同，比如同樣用NMDA誘導(dǎo)，GluA1進(jìn)入循環(huán)包涵體，而GluA3卻進(jìn)入晚期包涵體和溶酶體[34].ESCRT、小Rab GTPases是另一個(gè)調(diào)控因素，如Rab5控制分揀包涵體的形成，而Rab4和Rab11參與受體返回質(zhì)膜的過程(圖4)[35]；AMPA受體伴侶蛋白也參與受體命運(yùn)的調(diào)控[26]，如TARPs等，不與TARPs等伴侶蛋白結(jié)合的AMPA受體不穩(wěn)定，容易被降解.翻譯后修飾包括磷酸化、泛素化和棕櫚酰胺化也是受體能否進(jìn)入循環(huán)包涵體的常見的調(diào)控方式[36].與受體在質(zhì)膜被動(dòng)擴(kuò)散相比，胞吞后的循環(huán)是ATP依賴性的，參與的細(xì)胞組份包括Ca2+、微管和微絲、驅(qū)動(dòng)蛋白Myosins等.

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的AMPA受體經(jīng)過依賴RNA編輯的聚合和分泌，被Rab分揀至包涵體，并運(yùn)輸至突觸后膜；靜息狀態(tài)下，AMPA受體通過不斷的胞吐和內(nèi)吞，維持突觸傳遞的穩(wěn)定.

AMPA receptors assemble as dimers in the ER. The assembly of the tetramer and the exit from the ER is controlled by a RNA editing step. All AMPA receptors are sorted by Rab related endosomes and trafficed to their postsynaptic target. Under basal conditions, AMPA receptors are known to shuttle between internal and surface compartments, with a steady-state of continuous exocytosis and endocytosis.

圖4 Rab蛋白調(diào)控AMPA受體的循環(huán)[35]

Fig.4 Rab proteins regulating intracellular trafficking of AMPA receptors in neurons during basal conditions[35]

3.2 從突觸擴(kuò)散至突觸外的受體

擴(kuò)散至突觸外的AMPA受體是突觸增強(qiáng)的快速反應(yīng)者.LTP的產(chǎn)生不依賴受體的亞基組成形式，而依賴于細(xì)胞膜表面表達(dá)的AMPA受體數(shù)量的多少.受刺激突觸70%～90%的AMPA受體來源于已經(jīng)存在的突觸外質(zhì)膜的受體[31,37].突觸外AMPA受體主要來源于AMPA受體的組構(gòu)性循環(huán)，即PSD周圍的內(nèi)吞帶內(nèi)吞的受體，再通過胞吐上膜，以維持突觸外AMPA受體恒定的數(shù)量.PSD和內(nèi)吞帶存在物理性的連接，通過dynamin3和突觸后調(diào)節(jié)蛋白homer橋接.破壞PSD和內(nèi)吞帶之間的連接，可減少突觸后AMPA受體的數(shù)量[38-39].內(nèi)吞循環(huán)的受體是突觸后可移動(dòng)AMPA受體的重要來源，而且聚集在突觸外可移動(dòng)受體的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于神經(jīng)元其他區(qū)域可移動(dòng)的受體數(shù)量，突觸外的AMPA受體提供可快速到達(dá)突觸后膜足夠數(shù)量的AMPA受體，以應(yīng)對(duì)LTP產(chǎn)生時(shí)受體數(shù)量的需求.突觸后AMPA受體的數(shù)量是否足夠取決于PSD和內(nèi)吞帶、PSD和循環(huán)包涵體、PSD和突觸外附近受體之間的移動(dòng).然而無論是內(nèi)吞帶還是循環(huán)包涵體均需要首先進(jìn)入質(zhì)膜，然后通過布朗運(yùn)動(dòng)的形式轉(zhuǎn)移至突觸后，但轉(zhuǎn)移的機(jī)制不明確，膜的黏度、細(xì)胞外基質(zhì)、蛋白聚集因子乃至自身受體的保有量都是影響AMPA受體擴(kuò)散的因素[40-41].

3.3 成簇錨定于突觸外的受體

錨定于突觸外的受體是近年來才逐漸受到重視，其功能了解不多.首先作為受體儲(chǔ)存池的一部分已得到認(rèn)可，在誘導(dǎo)后可以通過翻譯后修飾解離出來，然后通過側(cè)方轉(zhuǎn)運(yùn)和擴(kuò)散的方式進(jìn)入突觸后膜并再次錨定，發(fā)揮突觸傳遞和增強(qiáng)的作用.資料主要源于NMDA受體、GABA受體，并無AMPA受體錨定的證據(jù).其功能主要是參與局部的信號(hào)傳導(dǎo)、緊張性抑制，以及新突觸的形成[42-44].仍有許多問題有待解釋:受體的數(shù)量有多少？AMPA受體是否也被錨定？對(duì)突觸傳遞的貢獻(xiàn)有多大？確切的功能如何？

4 AMPA受體的命運(yùn)和歸宿

AMPA受體通過胞吞、儲(chǔ)存、胞吐完成組構(gòu)性的循環(huán)，維持突觸傳遞.然而，突觸在接受刺激性信號(hào)后，AMPA受體迅速內(nèi)化，內(nèi)化的AMPA受體去了哪里？一個(gè)途徑是參與下一次循環(huán)[5]，已在前面敘述；另一途徑則是被降解[45].泛素化是AMPA受體降解的主要途徑.雖然AMPA受體所有亞基是否都能夠被泛素化尚存爭(zhēng)議，但是激活受體內(nèi)化確實(shí)提高了其泛素化水平[46-47].AMPA受體泛素化發(fā)生的時(shí)間并未確定，是受體內(nèi)化之后再泛素化還是泛素化之后再內(nèi)化未有定論，但現(xiàn)有的證據(jù)顯示泛素化確實(shí)參與突觸AMPA受體動(dòng)力性調(diào)控過程.泛素化修飾后的AMPA受體能否被降解取決于泛素化鏈的多寡、長(zhǎng)短，以及泛素化的持續(xù)時(shí)間和去泛素化酶的活性[48].泛素化修飾后AMPA受體的歸宿主要有(圖5)：①通過溶酶體途徑降解[49-50]：溶酶體通過水解酶分解細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)物的細(xì)胞器.ESCRT途徑和自噬途徑均匯集于溶酶體系統(tǒng)，在ESCRT途徑，內(nèi)吞的膜蛋白首先形成MVB然后進(jìn)入溶酶體；自噬途徑胞質(zhì)的組份首先形成自噬體，然后與溶酶體融合形成自噬性溶酶體，如果抑制溶酶體可以阻止AMPA受體降解，C末端的磷酸化是AMPA受體降解的主要調(diào)控方式，泛素化酶Nedd4-1和受體分揀蛋白R(shí)ab7和Rab11是AMPA受體降解的重要調(diào)控者，此過程可能與抑制PI3K-Akt-mTOR途徑有關(guān).②通過蛋白酶體系統(tǒng)降解[51-53]：泛素蛋白酶體系統(tǒng)是真核細(xì)胞常見的蛋白質(zhì)降解途徑，蛋白酶體由一個(gè)20S催化亞基和19S Cap調(diào)節(jié)亞基組成的26S蛋白酶體.AMPA受體的更新具有蛋白酶體依賴性，蛋白酶體抑制劑能明顯阻止AMPA受體的降解.泛素化降解途徑是可逆的，去泛素化酶可以阻斷泛素化降解途徑使AMPA受體進(jìn)入循環(huán)途徑并上膜.

左側(cè)為溶酶體降解途徑；右側(cè)為蛋白酶體降解途徑[45]

Lysosomal degradation of AMPA receptors(Left); Proteasomal degradation of AMPA receptors(Right).

圖5 AMPA受體降解的兩種途徑[45]

Fig.5 Two pathways depicting ubiquitin-dependent degradation of AMPA receptors in synaptic downscaling.

5 展望

如何實(shí)現(xiàn)介導(dǎo)興奮性突觸傳遞AMPA受體的動(dòng)態(tài)調(diào)控是突觸可塑性的核心機(jī)制.AMPA受體聚集、轉(zhuǎn)運(yùn)和錨定于突觸后膜每一個(gè)環(huán)節(jié)的失調(diào)都可能引起突觸傳遞障礙.廣泛被接受的觀點(diǎn)是，AMPA受體的轉(zhuǎn)運(yùn)和表面表達(dá)遵循著嚴(yán)格的層級(jí)調(diào)控程序，首先是形成四聚體，再以胞吐和側(cè)方轉(zhuǎn)運(yùn)的方式轉(zhuǎn)運(yùn)并錨定于突觸后膜，這些受體接受伴侶蛋白以及翻譯后修飾的調(diào)節(jié)；位于突觸外的受體儲(chǔ)存池提供足夠的AMPA受體補(bǔ)充，以滿足突觸傳遞增強(qiáng).特別是儲(chǔ)存池儲(chǔ)存著大量的AMPA受體，無論是在組構(gòu)性的還是活動(dòng)依賴性的轉(zhuǎn)運(yùn)過程，儲(chǔ)存池受體的動(dòng)員都是突觸后膜AMPA受體補(bǔ)充的重要來源，但是仍有一些細(xì)節(jié)需要明確：①是什么蛋白分子調(diào)控其轉(zhuǎn)運(yùn)和釋放？②儲(chǔ)存池內(nèi)的受體是如何動(dòng)員并滿足突觸傳遞增強(qiáng)的需要？③其命運(yùn)的選擇是受什么因素控制？闡明這些問題不僅能解決AMPA受體動(dòng)態(tài)調(diào)控的基本生物學(xué)機(jī)制，也有助于解開以樹突棘病為特征性表現(xiàn)的神經(jīng)發(fā)育障礙等精神神經(jīng)疾病發(fā)生的原因，并找到恰當(dāng)有效的治療策略.