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目的:本实验室前期结果表明,脑缺血可促进由Src家族酪氨酸蛋白激酶(Srcfamily protein tyrosine kinases;SrcPTKs)介导的PSD-95(postsynaptic density protein95)的酪氨酸磷酸化,其主要磷酸化位点为523位酪氨酸(Y523)。前期电生理膜片钳结果表明,PSD-95Y523磷酸化促进NMDA(N-methyl-D-aspartic)受体功能,增强了GluN1/GluN2A受体的电流。本实验采用荷包牡丹碱(bicuculline)诱导的化学性LTP(long-term potentiation)及NMDA介导的兴奋毒性模型,观察PSD-95Y523磷酸化的变化规律,研究其对GluN2A酪氨酸磷酸化的影响,以及PSD-95Y523磷酸化对SrcPTKs及其上游激酶Pyk2(proline-rich tyrosine kinase2)的调节作用,以阐明PSD-95Y523磷酸化对NMDA受体功能调控的分子机制。 方法:本研究主要采用原代培养的皮质神经元分别用荷包牡丹碱(50μmol/l)或NMDA(100μmol/l)处理不同的时间,以免疫印迹方法检测蛋白质的表达水平,免疫共沉淀方法检测PSD-95的酪氨酸磷酸化及PSD-95-Src的结合;采用Stratagene定点突变技术,构建PSD-95的Y523位模拟磷酸化突变体PSD-95(Y523D);传代培养的HEK293细胞,通过PEI转染的方法转入重组质粒,采用免疫共沉淀方法检测蛋白质之间的相互作用,应用免疫印迹方法检测蛋白质的表达水平。 结果:1.采用原代培养的皮质神经元,以荷包牡丹碱(50μmol/l)处理后恢复不同的时间(0 min,5 min,10 min,30 min),PSD-95酪氨酸磷酸化水平及PSD-95-Src结合明显增强,而特异性SrcPTKs的抑制剂PP2能够减少PSD-95酪氨酸磷酸化及PSD-95-Src的结合。2.原代培养的皮质神经元用NMDA(100μmol/l)刺激不同的时间(0 min,5 min,10 min,30 min),PSD-95酪氨酸磷酸化水平及PSD-95-Src结合升高,特异性SrcPTKs的抑制剂PP2能够降低PSD-95酪氨酸磷酸化及PSD-95-Src的结合。3.HEK293细胞中共表达GluN1/GluN2A与野生型PSD-95(WT)或其去磷酸突变体PSD-95(Y523F),经NMDA(100μmol/l)刺激10min后,采用生物素标记法检测到PSD-95(WT)能促进GluN2A亚基在细胞膜表面的表达,PSD-95(Y523F)对GluN2A亚基在细胞膜表面的表达与PSD-95(WT)结果一致。PSD-95(WT)能够能增强GluN2A的磷酸化水平,促进SrcY416磷酸化,而PSD-95(Y523F)不影响GluN2A的酪氨酸磷酸化及SrcY416磷酸化水平。PSD-95(WT)能促进Src上游激酶Pyk2Y402磷酸化水平升高,PSD-95(Y523F)不影响Src上游激酶Pyk2Y402磷酸化水平,而PSD-95(WT)组与PSD-95(Y523F)组相比,Src与GluN2A的结合水平未发生变化。4.在共表达Pyk2与野生型PSD-95(WT)或其去磷酸化突变体PSD-95(Y523F)的HEK293细胞中,PSD-95(WT)能够促进PSD-95-Pyk2的相互结合,活化的Src能促进这种结合;PSD-95(Y523F)则对PSD-95-Pyk2的相互结合没有影响。5.构建PSD-95的523位模拟磷酸化突变体PSD-95(Y523D);共表达GluN1/GluN2A与野生型PSD-95(WT)或其模拟磷酸化突变体PSD-95(Y523F)于HEK293细胞中,NMDA(100μmol/l)刺激10min,可以检测到NMDA刺激下PSD-95(WT)能够增强GluN2A的酪氨酸磷酸化水平,同时不存在NMDA刺激下,PSD-95(Y523D)也能增强GluN2A的酪氨酸磷酸化水平。 结论:1、PSD-95酪氨酸磷酸化参与荷包牡丹碱(bicuculline)诱导的化学性LTP的调控。2、Src介导的PSD-95酪氨酸磷酸化参与了NMDA介导的兴奋毒性的调控。3、PSD-95Y523的磷酸化通过上调GluN2A的酪氨酸磷酸化调控NMDA受体亚基功能。4、PSD-95Y523的磷酸化影响PSD-95介导的PSD-95-Pyk2相互作用从而上调GluN2A的功能。因此,兴奋毒性条件下PSD-95Y523磷酸化通过影响蛋白之间的相互作用对NMDA受体的功能调控,可能成为脑缺血药物干预治疗的重要靶点。