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NMDA受体是由NR1和NR2亚单位组成的异聚体复合物,亚单位之间的装配对于NMDA受体通道的形成和表面表达至关重要。以往的研究提示,NR2亚单位胞内C末端区可能参与调节NMDA受体的表面表达和突触定位。
本研究的第一部分通过一系列C末端截短的NR2A亚单位突变体的构建以及NMDA受体膜表面表达和功能的检测,在HEK293细胞和培养海马神经元研究了NR2A亚单位的C末端在NMDA受体装配和表面表达中的作用。结果发现,当NR2A亚单位的C末端截短后其TM4下游分别剩下59、5、3个氨基酸残基时(2A△59、2A△5和2A△3),它们均能与NR1-1a形成有功能的受体通道并表达于细胞膜表面,但是与未截短的NR2A相比其表面表达均有所下降;并且,当2A△5的TM4下游仅存的5个氨基酸EHLFY突变成EAAAA(2A△5EAAAA)时,仍可与NR1-1a形成受体复合物并表达于细胞膜表面。若将NR2A的C末端截短仅保留TM4后的1个氨基酸时(2A△1),该突变体与NR1-1a共转染时,就不再获得受体复合物的细胞膜表面表达,也不能记录到谷氨酸诱发的电流。有趣的是,当NR1-4a与2A△1共转染时,NR1-4a/2A△1受体复合物仍然能表达于HEK293细胞表面,并能检测到通道功能。在此,与NR1-1a不同的是NR1-4a不含有内质网滞留基序列。以上结果提示,NR2A亚单位TM4后的3个氨基酸是NR1-1a/NR2A受体复合物细胞膜表面表达所必需的,然而,NR2A亚单位的C末端并不是NR2A与NR1装配和形成功能性通道所必需的,但能帮助NR1-1a克服内质网滞留作用使NMDA受体复合物表达于细胞膜表面。
本研究的第二部分研究了NR2A亚单位单独转染时膜表面表达。以往研究表明,在异源细胞单独转染NR2A亚单位不能获得细胞膜表面表达,也不能检测到有功能的受体通道,NR2A必须与NR1形成异聚体,才能形成有功能的受体通道。我们用GFP-NR2A单独转染HEK293细胞,经200nMPMA(PKC激动剂)孵育30min后,用抗GFP抗体做活细胞表面染色,结果发现4.1±1.5%转染细胞(表达有绿色荧光蛋白)表面染色阳性,即GFP-NR2A获得了细胞膜表面表达,而未经PMA处理的转染细胞则无阳性染色,提示PKC的激活可以促进NR2A向细胞膜的运输。我们进一步通过转染C末端部分缺失的NR2A,证明了NR2A亚单位的C末端1149D-1464V区域可能介导了这一作用。然而,表面表达有NR2A的HEK293细胞采用全细胞膜片钳法并未能记录到谷氨酸诱发的电流,也尚不能确认表面表达的NR2A亚单位是单体形式还是同聚体。
本研究的第三部分,我们研究了PSD95对NR2A膜转运的影响。结果发现当GFP-PSD95与NR2A共表达于HEK293细胞时,部分转染细胞(13.2±3.1%)的胞浆中具有一些GFP-PSD95和NR2A高密度且共定位的区域,这些区域同时也能被高尔基体特异性染料(GolgiTracker)和早期内体抗体EEA1所标记,提示可能是相应的亚细胞器。而且,经1mMPMA孵育后含有这种GFP-PSD95和NR2A高密度共定位区的细胞比例显著增加(35.2±0.2%)。当将C末端缺失的2A△1和PSD95共转染时,就不再能观察到NR2A和PSD95的这种高密度共定位区,用PMA也不能诱导出这种分布。提示含NR2A亚单位的NMDA受体的膜运输可能在早期就受到细胞支架蛋白PSD95和PKC介导的磷酸化的调节。