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神经元兴奋性是神经元功能的基础。神经元细胞通过精细调节膜上兴奋性受体和抑制性受体之间的平衡来维持适当的神经元兴奋性。在脊髓中,甘氨酸受体(GlyR)是重要的抑制性受体之一,与配体甘氨酸结合后开放氯离子通道介导抑制性突触传递。Kainate受体(海人藻酸受体)是离子通道型谷氨酸受体的其中一个亚家族,介导兴奋性突触传递。机体通过调节甘氨酸受体在神经元细胞膜上内吞、胞吐、再循环、降解以及在突触内外之间的侧移等一系列环节调控甘氨酸受体的膜转运及突触内其功能通道的数量,确保神经元处于适当的兴奋状态。SUMO化修饰(SUMOylation)对维持中枢神经系统(central nervous system,CNS)正常的生理功能起着重要作用,SENP(Sentrin-specific protease)介导去SUMO化(deSUMOylation)过程,确保体内靶蛋白处于SUMOylation/deSUMOylation高度可逆的循环中,以动态调节靶蛋白的分布、活性和功能等。近年来,蛋白的SUMO化、去SUMO化修饰机制以及其在中枢神经系统的作用受到越来越多的关注。本研究综合运用免疫细胞化学、生物化学、电生理记录等实验技术,在培养的大鼠脊髓神经元上研究发现,kainate处理激活kainate受体,导致甘氨酸受体的内吞,其过程是钙离子、神经元活动(neuronal activity)和PKC(蛋白激酶C)依赖的,从而减弱了甘氨酸受体介导的抑制性突触传递。这种kainate受体与甘氨酸受体间的相互作用方式需要SENP1介导PKC去SUMO化修饰。PKC的SUMO化修饰状态直接调节PKC的活性,只有当PKC发生去SUMO化修饰后才能够被激活。SENP1缺失时,PKC过度SUMO化,PKC的激活受到抑制,从而kainate处理导致甘氨酸受体内吞的现象消失了。因此,SENP1通过调控PKC去SUMO化,介导了kainate受体激活导致的甘氨酸受体内吞,从而参与神经系统突触传递的调节。总之,我们的研究发现一种新颖的调节甘氨酸受体内吞的方式。兴奋性kainate受体的激活促进抑制性甘氨酸受体的内吞,这种与传统的稳态平衡调节有所不同的调节方式需要SENP1介导PKC去SUMO化修饰的参与,可能在神经元的兴奋性调节中具有重要的生理意义。