磷酸化是一种常见的蛋白质翻译后修饰,在蛋白激酶的作用下,底物蛋白的氨基酸残基上共价结合一个磷酸基团。磷酸化通常发生在底物蛋白的丝氨酸、苏氨酸以及酪氨酸残基上,是调节蛋白质功能并进行细胞内信号转导的重要机制,在许多细胞过程的调控中起着关键作用,包括细胞周期、生长以及凋亡。磷酸化除了在丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸的侧链羟基上形成稳定的磷酸酯键（P-O bonds）外,也可以在组氨酸的侧链咪唑基团上形成高能、但不稳定的氨基磷酸酯键（P-N bonds）,被称为组氨酸磷酸化。组氨酸磷酸化在低等原核生物中对于信号转导发挥关键作用,但它在哺乳动物中的作用并不十分清楚。NME（non-metastatic）1和NME2是哺乳动物细胞中的两个组氨酸磷酸化激酶。目前,已经发现NME2在非神经细胞中可以对离子通道KCa3.1和TRPV5以及G蛋白β亚基GNB1进行组氨酸磷酸化进而调节底物蛋白的功能,但NME2在神经系统中的作用还完全未知。为此,我们首先利用免疫印迹（WB）检测了NME2在大脑中的表达。发现NME2在大脑各脑区,以及不同发育阶段均表达丰富。更进一步,我们通过突触后致密（PSD）组分分离（fractionation）方法发现NME2只分布在突触前区域,PSD中几乎没有。接下来,为了探索NME2在大脑中的功能,我们获得了NME2敲除小鼠(Nme2-/-)。通过尼氏染色（Nissl Staining）以及神经元标志物Neu N抗体的免疫荧光染色,发现与野生型小鼠（WT）相比,Nme2-/-小鼠在大脑形态、结构以及神经元数目上没有改变。在行为学检测中:Nme2-/-小鼠在旷场实验（open-field test,OFT）表现出运动距离没有变化、但中央区域停留时间减少;在高架十字迷宫（elevated plus maze,EPM）表现出开放臂停留时间减少。这些结果表明NME2敲除导致小鼠出现焦虑样行为。内侧前额叶皮层（medial prefrontal cortex,mPFC）是边缘系统的主要组成部分,其功能与结构的异常可能是导致焦虑的重要原因。因此我们利用电生理手段,首先记录了mPFC中前边缘皮层（prelimbic cortex,Pr L）锥体神经元的动作电位,发现Nme2-/-小鼠中没有发生改变。进一步,我们记录了自发释放的兴奋性突触后电流（s EPSCs）和微小兴奋性突触后电流（m EPSCs）,发现s EPSCs和m EPSCs的频率在Nme2-/-小鼠中下降,而振幅没有改变。说明NME2敲除引起小鼠mPFC中Pr L区锥体神经元兴奋性突触传递的降低。由于Nme2-/-小鼠是全身性敲除NME2,为了证明我们在该小鼠中所观察到的焦虑样行为以及突触传递的异常是由于mPFC中NME2敲除而导致,我们包装了表达NME2干扰RNA的腺相关病毒（AAV-sh-NME2）,通过立体定位注射WT小鼠的mPFC从而减少NME2的表达。与对照干扰RNA（AAV-sh-ctrl）相比,注射AAV-sh-NME2小鼠在OFT和EPM中均表现出焦虑样行为,并且Pr L中s EPSCs和m EPSCs的频率也降低。这些结果显示mPFC中NME2表达减少导致小鼠的焦虑样行为以及兴奋性突触传递的异常。那么我们在Nme2-/-小鼠的Pr L过表达NME2是否能够缓解这些异常呢?最后,我们包装了过表达NME2的腺相关病毒（AAV-o/e-NME2）,立体定位注射至Nme2-/-小鼠的mPFC区以增加NME2的表达。与对照空载体（AAV-o/e-ctrl）相比,在Nme2-/-小鼠mPFC注射AAV-o/e-NME2能够缓解OFT和EPM中的焦虑样行为。此外,NME2敲除引起的Pr L中s EPSCs和m EPSCs频率的降低也能够被过表达NME2所恢复。进一步表明Nme2-/-小鼠的行为和突触传递异常是由于mPFC中NME2表达减少所导致。综上所述,我们发现组氨酸磷酸化激酶NME2调节小鼠mPFC中锥体神经元的兴奋性突触传递,以及小鼠的焦虑样行为,为探索NME2以及组氨酸磷酸化在大脑中的作用提供了新的线索和证据。