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大脑具有高度复杂性，它既能保持一定的稳定性，也能响应外界环境变化做出调节以适应环境，这些过程主要依赖于神经系统中的突触传递和可塑性。突触是神经细胞之间的连接，通过突触传递，神经元可以接收兴奋性信号与抑制性信号。抑制性突触传递的紊乱与多种神经发育性疾病相关，如自闭症、抑郁症、精神分裂症等。在适应环境的过程中，突触的上级神经元（突触前神经元）需要和下级神经元（突触后神经元）进行“通讯”：上级神经元在感知环境（神经活性）变化时，需要触发顺向信号“告知” 下级神经元环境的变化，让其做出改变，从而调控突触传递效率、适应环境。然而，在抑制性突触中上级神经元（突触前神经元）如何触发顺向信号一直不清楚。上海科技大学生命学院童夏静课题组于3月15日在Nature Communications上发表了题为 UNC-43/CaMKII-triggered anterograde signals recruit GABAARs to mediate inhibitory synaptic transmission and plasticity at C. elegans NMJs 的研究成果。研究人员利用秀丽隐杆线虫的神经肌肉接头（同时包含兴奋性突触与抑制性突触) 作为突触模型，发现了突触前CaMKII响应神经活性的变化，触发突触顺向信号（Neurexin和Punctin），跨突触招募突触后GABAA受体（抑制性突触受体），进而调控抑制性突触传递效率与可塑性。CaMKII是一种钙/钙调蛋白依赖的蛋白磷酸激酶，可以感知神经活性介导的胞内钙离子信号。自40年前CaMKII被发现以来，很多科学家们聚焦于突触后CaMKII的功能并做出了很多重要的工作，发现突触后CaMKII通过调控受体的胞内转运及突触内招募等过程参与可塑性，并证明其与学习记忆高度相关。然而，越来越多的研究发现CaMKII在突触前神经元也有较高的富集，但是突触前CaMKII的功能一直未知。研究人员首次发现在抑制性突触中，突触前CaMKII可以触发突触前顺向信号Neurexin和Punctin，通过促进Neurexin上膜和Punctin分泌，从而跨突触招募突触后支架蛋白Neuroligin进而稳定突触后GABAA受体 (图)。更有趣的是，研究人员利用光遗传学手段激活突触前神经元后，发现CaMKII可以感知神经活性的变化，进一步触发顺向信号，增加突触后GABAA受体的聚集，证明了突触前CaMKII也参与抑制性突触可塑性。值得一提的是，编码该顺向信号通路的基因（CAMK2A，NRXN，NLGN）都与自闭症等精神性疾病高度相关，因此该顺向信号的紊乱很有可能是某些精神性疾病的发病机理。图：CaMKII触发顺向信号、跨突触招募突触后GABAA受体。突触前神经活性增加时钙离子内流，从而激活CaMKII, 促进顺向信号Punctin分泌及Neurexin的上膜，招募突触后Neuroligin，稳定突触后GABAA受体
童夏静课题组的2018级硕博研究生郝越及澳大利亚昆士兰大学的博士后Haowen Liu为该论文的第一作者，童夏静教授为该论文的通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。该研究的合作团队还包括：澳大利亚昆士兰大学的胡志涛课题组和华中科技大学的高尚邦课题组。https://www.nature.com/articles/s41467-023-37137-0
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