29、基于光遗传学调控辅助蛋白转运及突触重塑研究

基于光遗传学调控辅助蛋白转运及突触重塑研究

1. 辅助蛋白开关的双途径调控

辅助蛋白（cofilin）在亚细胞区室的局部浓度决定其行为以及G - 肌动蛋白/F - 肌动蛋白比例的变化。目前已知有多种信号通路可控制树突棘中辅助蛋白的活性，例如钙离子通过N - 甲基 - D - 天冬氨酸受体（NMDARs）流入，能迅速激活钙调神经磷酸酶，进而通过弹弓磷酸酶（SSH）使辅助蛋白去磷酸化。

为了对抗这一效应，研究提出了一种光调制方法，即使用光激活的Rac1（PA - Rac1）探针激活另一条信号通路。激活PA - Rac1 - Pak1 - LIMK通路，目的是诱导辅助蛋白磷酸化，抑制其切断F - 肌动蛋白的功能。光激活探针是瞬时、精确控制辅助蛋白开关的有用工具，特别是PA - Rac1，它能实现活性的可逆快速切换，还带有mCherry荧光标记，便于在不提前光激活的情况下观察PA - Rac阳性神经元。

当前的药理学方法具有化学侵入性、缺乏精确性且难以针对单个神经元。过度的辅助蛋白活性与阿尔茨海默病（AD）病理密切相关，因此有必要进一步研究辅助蛋白进出树突棘的运输机制。实时视频跟踪方法有助于监测和量化树突棘中辅助蛋白的时空调节，以更好地研究其运输和在突触丢失中的机制作用。

2. 实验过程

2.1 材料与方法

• 细胞培养 ：从胚胎期15 - 16天的小鼠中制备原代海马神经元，并将其接种在涂有聚 - D - 赖氨酸和层粘连蛋白的玻璃底培养皿上。培养12 - 14天后，使用磷酸钙方法将pTriEx - mCherry - PA - Rac1转染到海马神经元培养物中，以表达光激活的