研究人员确定了突触连接增强的运输机制

学习涉及神经细胞连接的不断重组。这需要专门的运输系统来确保这些特定的突触在结构上和功能上都能被修改。现在已经表征了一种这样的递送机制。

在细胞水平上，学习和记忆需要连续重新调整突触连接的强度 - 神经细胞之间的功能连接。这些修饰通过掺入调节细胞间信号传递效率的蛋白质的单个突触来实现。以信使RNA(mRNA)形式合成这些分子的蓝图通过专用的运输系统传递给活跃的突触。由LMU生物化学家Michael Kiebler教授领导的一个国际小组现在已经证明，这种运输中涉及的一个关键因素特异性地与其缺乏蛋白质编码信息的mRNA货物区域结合，并且释放RNA以使蛋白质合成依赖于突触。活动。新发现在线发表在EMBO报告上。

神经细胞通常由细胞体(细胞核所在的细胞体)，传导神经冲动的长纤维(轴突)和细胞体附近的一组较短的突起(树突)组成，用作输入信号的天线。蛋白质合成的说明书存储在细胞核的DNA中，首先“转录”成mRNA，然后从细胞核输出到细胞质中的核糖体。核糖体是负责将mRNA序列翻译成指定的新合成蛋白质的氨基酸序列的分子机器。在神经细胞中还发现核糖体靠近树突的突触，因此能够在靠近它们的作用位点产生突触功能所需的蛋白质。这种局部递送系统还能够特定地修改特定突触而不伴随其邻居的改变。

Kiebler和他的研究小组之前已经证明，脑特异性RNA结合蛋白Staufen2(Stau2)在从细胞核到突触核糖体的mRNA运输中起着重要作用。“然而，目前尚不清楚Stau2如何识别它传递给突触的mRNA，以及它们如何转化为以活性依赖性方式修饰特定突触的蛋白质，”Kiebler解释说。

在这项新研究中，研究人员表明，Stau2特异性结合在一个特定的mRNA子集末端附近发现的所谓内含子序列 - 在一个不含编码信息的区域，但却起到了调节功能的作用。内含子是从核DNA转录的所谓初级转录物中的区域，其被去除(通过称为选择性剪接的过程)或在输出加工的mRNA之前选择性保留。“在mRNAs中发现的大多数内含子位于蛋白质编码区域，它们的选择性保留允许从相同的前体RNA合成的蛋白质的不同形式 - 所谓的同种型。然而，发现内含子保留在mRNA的非翻译区，“该研究的第一作者Tejaswini Sharangdhar说。此外，Stau2不能与缺乏内含子的mRNA同种型结合。因此，该RNA同种型不被转运至树突以进行翻译。因此，非编码区中的内含子充当调节标记之一，其确保mRNA被Stau2识别并转运至突触。

“我们的第二个令人惊讶的发现是，这种转运过程依赖于突触活动，”Kiebler说道：含有内含子的mRNA从一个突触转移到下一个突触 - 但只会在瞬间活跃的突触附近释放。 。因此，突触活动刺激mRNA与特定突触的对接，并且其蛋白质产物标记“学习”突触。在这里，Stau2也起着重要作用，因为在没有蛋白质的情况下，没有一种mRNA到达树突。