近日，杜克大学Scott H. Soderling教授、Cagla Eroglu教授和Tetsuya Takano团队在《自然》杂志上发表了一项重要研究，揭示了星形胶质细胞如何通过神经元黏附分子NRCAM调控抑制性突触的形成。该研究为理解中枢神经系统突触发育和可塑性提供了新视角。

中枢神经系统中的大多数突触被星形胶质细胞包裹，这些细胞在突触传递、神经调节、离子平衡和神经递质清除中发挥关键作用。星形胶质细胞与突触的发育相互依存，通过分泌因子和细胞黏附分子介导的动态双向细胞间交流进行调控。然而，目前缺乏合适的生化方法来研究突触周围星形胶质细胞-神经元信号的分子机制。为此，作者基于TurboID开发了iBioID方法，用于鉴定神经元与星形胶质细胞间的细胞外蛋白。

作者利用GRAPHIC技术，将N端和C端的TurboID片段（Split-TurboID）分别引导至神经元和星形胶质细胞表面，当两者足够接近时恢复活性。同时，将全长TurboID引导至星形胶质细胞表面（TurboID-surface），用于标记星形胶质细胞表面蛋白。在小鼠实验中，只有当神经元和星形胶质细胞均表达TurboID片段或星形胶质细胞表达TurboID-surface时，才观察到生物素化发生，且标记蛋白与突触相关。蛋白质组学分析排除了对照组的非特异性标记后，Split-TurboID和TurboID-surface分别鉴定到173和178个蛋白，其中重叠蛋白包括已知的突触蛋白如钙离子通道辅助亚基和兴奋性突触蛋白等。

神经元与星形胶质细胞的黏附对突触和星形胶质细胞形态发育至关重要。作者发现，敲除质谱鉴定到的NRCAM后，星形胶质细胞向神经纤维的浸润增加（通过神经纤维渗透量NIV测定），因此选定NRCAM为研究对象。敲除神经元和/或星形胶质细胞的NRCAM均能增加NIV，表明神经元与星形胶质细胞NRCAM间的相互作用抑制了星形胶质细胞向神经纤维的渗透。进一步研究发现，NRCAM的相互作用能促进抑制性突触的形成：将NRCAM表达于HEK293T细胞后与神经元共培养，可异位形成抑制性突触前/突触后接触，而敲除神经元的NRCAM则无此作用。小鼠敲除星形胶质细胞的NRCAM后，兴奋性突触数目不变，但抑制性突触数目显著减少。敲除神经元的NRCAM同样导致抑制性突触数目减少，说明NRCAM通过同质相互作用连接星形胶质细胞和神经元，从而控制抑制性突触的形成。

本文作者：JGG

责任编辑：CY

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2926-0

原文引用：10.1038/s41586-020-2926-0