程國強(qiáng)(綜述)，張傳領(lǐng)，肖 瑞(審校)

(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué) 1分子病理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 2藥學(xué)院，呼和浩特 010059)

Snapin蛋白又稱突觸小體相關(guān)蛋白(synaptosome-associated protein，SNAP)，其在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)與SNAP-25結(jié)合，促進(jìn)Ca2+感受蛋白與可溶性NSF附著蛋白受體(soluble NSF attachment protein receptors，SNARE)復(fù)合體結(jié)合[1]，從而調(diào)控囊泡膜融合及神經(jīng)遞質(zhì)釋放。SNARE復(fù)合體是神經(jīng)突觸中介導(dǎo)囊泡融合的核心蛋白，同時(shí)也參與了神經(jīng)元的伸展過程。研究發(fā)現(xiàn)，Snapin蛋白缺失可導(dǎo)致神經(jīng)元生存能力降低、退化及中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育缺陷[2]。

1 Snapin蛋白的結(jié)構(gòu)和表達(dá)

Snapin蛋白在神經(jīng)、生殖、肌肉、內(nèi)分泌及血液等系統(tǒng)中均有表達(dá)，其在神經(jīng)元細(xì)胞中的表達(dá)最為豐富，主要分布于突觸囊泡膜上[1]。Snapin蛋白相對分子質(zhì)量約為15×103，由136個(gè)氨基酸組成[3]；其二級結(jié)構(gòu)大部分為α螺旋，N端有一個(gè)疏水區(qū)，C端有一個(gè)由2個(gè)螺旋區(qū)H1和H2形成的卷曲螺旋，該螺旋結(jié)構(gòu)域在許多囊泡融合蛋白中保守存在。Snapin蛋白主要通過卷曲螺旋與其他蛋白作用而發(fā)揮功能[3]。

2 Snapin在神經(jīng)細(xì)胞中相互作用的蛋白及功能

Snapin蛋白是SNARE復(fù)合物的重要調(diào)節(jié)蛋白，在神經(jīng)遞質(zhì)釋放過程中發(fā)揮著重要作用，其同時(shí)還與雌激素受體結(jié)合位點(diǎn)相關(guān)抗原9(estrogen receptor-binding fragment-associated gene 9，EBAG9)[4]、cytosolic PSD-95 interactor(cypin)[5]、酪蛋白激酶1δ[6-7]、胞外分泌復(fù)合體關(guān)鍵亞基[8]、經(jīng)典瞬時(shí)受體電位6[9]、膜轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)控蛋白1[10]、dystrobrevin-binding protein-1(dysbindin-1)[11]、腺苷酸環(huán)化酶Ⅵ(adenylate cyclase Ⅵ，AC6)[12]、魚尼丁受體[13]、尿素通道蛋白A1[14]等蛋白相互作用，其中多數(shù)蛋白在囊泡運(yùn)輸中發(fā)揮作用。另外，Snapin蛋在非神經(jīng)細(xì)胞中同樣也具有重要作用。

2.1與SNAP-25的相互作用 神經(jīng)突觸間遞質(zhì)的釋放是神經(jīng)系統(tǒng)最重要的生物現(xiàn)象之一，其受到精確調(diào)控。囊泡被招募、錨靠后，還需預(yù)激，從而引起突觸囊泡發(fā)生胞吐。SNARE蛋白根據(jù)其分布的位置分為t-SNARE和v-SNARE。t-SNARE分布于靶膜上，包括突觸融合蛋白和SNAP-25家族；v-SNARE分布于囊泡膜上，稱為囊泡相關(guān)膜蛋白或突觸泡蛋白。SNARE復(fù)合物拉近突觸小泡與突觸前膜的距離，促使兩者融合并釋放神經(jīng)遞質(zhì)。以Ca2+內(nèi)流為誘導(dǎo)，Ca2+與細(xì)胞內(nèi)部的Ca2+感受器(如突觸結(jié)合蛋白Ⅰ)結(jié)合來協(xié)同控制囊泡胞吐釋放。

Snapin蛋白在調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)釋放中發(fā)揮著重要作用。體外蛋白結(jié)合實(shí)驗(yàn)顯示，Snapin蛋白通過與SNAP-25直接結(jié)合而與腦內(nèi)SNARE復(fù)合物作用。加入外源性重組Snapin蛋白可促進(jìn)突觸結(jié)合蛋白Ⅰ與SNARE復(fù)合物的結(jié)合，尤其當(dāng)Snapin經(jīng)蛋白激酶A磷酸化后，這一現(xiàn)象更加明顯[15]。當(dāng)Snapin蛋白缺失后，小鼠腦勻漿中的突觸結(jié)合蛋白Ⅰ與SNAP-25的結(jié)合量顯著減少[16]。潘平越等[17]采用雙膜片鉗全細(xì)胞記錄技術(shù)發(fā)現(xiàn)，Snapin蛋白在調(diào)節(jié)突觸囊泡快速同步融合中發(fā)揮著獨(dú)特的作用。Snapin除了參與調(diào)節(jié)Ca2+依賴的胞吐活動(dòng)外，也可調(diào)節(jié)其他SNARE復(fù)合體介導(dǎo)的囊泡融合事件。

2.2與瞬時(shí)受體電位相互作用 瞬時(shí)受體電位(transient receptor potential，TRP)通道是一類廣泛分布在神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞膜上的非選擇性陽離子通道，瞬時(shí)受體電位通道7(transient receptor potential melastatin 7，TRPM7)是在神經(jīng)遞質(zhì)囊泡上發(fā)現(xiàn)的第1個(gè)TRP通道。Krapivinsky等[18]研究發(fā)現(xiàn)，TRPM7與Snapin蛋白共存于神經(jīng)遞質(zhì)囊泡上，與突觸結(jié)合蛋白Ⅰ、突觸蛋白一起形成蛋白復(fù)合物。TRPM7本身對突觸傳遞有調(diào)節(jié)作用。TRPM7與Snapin的相互作用也影響了突觸傳遞：將干擾Snapin蛋白與TRPM7相互作用的肽段注射至突觸前神經(jīng)元后發(fā)現(xiàn)突觸后電壓降低[18]。然而，TRPM7不是唯一與Snapin有相互作用的TRP成員。Morenilla-Palao等[19]的研究發(fā)現(xiàn)，TRP香草酸亞型1通道可與Snapin、突觸結(jié)合蛋白Ⅸ結(jié)合，抑制由蛋白激酶C介導(dǎo)的TRP香草酸亞型1通道向細(xì)胞膜的募集過程，減小放大效應(yīng)。Snapin通過與 TRP通道結(jié)合調(diào)控細(xì)胞內(nèi)囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)、融合的過程。

2.3與EBAG9相互作用 在非神經(jīng)細(xì)胞中，EBAG9的產(chǎn)物是腫瘤相關(guān)的O-連接糖基化調(diào)節(jié)蛋白[20]。在神經(jīng)細(xì)胞中，Rüder等[4]發(fā)現(xiàn)，EBAG9能與Snapin相互作用，調(diào)節(jié)與突觸結(jié)合蛋白相關(guān)的胞吐作用。EBAG9在腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞中的表達(dá)能抑制細(xì)胞內(nèi)Snapin的磷酸化，通過降低Snapin與SNAP-25的結(jié)合而減少致密核心大囊泡的胞吐活動(dòng)[10]。

2.4與LRRK2相互作用 Leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2)基因又名PARK8，該基因突變可引起常染色體顯性家族性帕金森病[21]。LRRK2基因編碼2527個(gè)氨基酸，包括有活性的鳥苷三磷酸酶功能性激酶結(jié)構(gòu)域以及介導(dǎo)蛋白間相互作用的結(jié)構(gòu)域leucine-rich repeat和WD40。LRRK2的過量表達(dá)會引起胞內(nèi)蛋白聚集、神經(jīng)突觸縮短、神經(jīng)元分支數(shù)目減少以及氧化應(yīng)激引起的神經(jīng)毒性增強(qiáng)[22-23]。研究發(fā)現(xiàn)，LRRK2通過與Snapin結(jié)合而抑制其磷酸化，減少Snapin與SNAP-25的結(jié)合，從而調(diào)控神經(jīng)遞質(zhì)的釋放[21,24]。

2.5與DTNBP1相互作用 DTNBP1作為精神分裂癥的易患基因之一，通常與認(rèn)知障礙等臨床癥狀相關(guān)[25]。研究發(fā)現(xiàn)，DTNBP1編碼的蛋白dysbindin在精神分裂癥患者腦組織中低表達(dá)[24]。Talbot等[11]發(fā)現(xiàn)，dysbindin能與Snapin蛋白直接結(jié)合，共存于突觸前神經(jīng)遞質(zhì)的囊泡膜上。研究發(fā)現(xiàn)，Sandy小鼠(DTNBP1缺失的自發(fā)突變小鼠)海馬神經(jīng)元的神經(jīng)分泌功能與神經(jīng)突觸形態(tài)都出現(xiàn)異常，同時(shí)Sandy小鼠也出現(xiàn)精神分裂癥的表型，例如社會性退縮和認(rèn)知功能障礙。在Sandy小鼠的海馬中，DTNBP1的缺失可導(dǎo)致Snapin蛋白的表達(dá)降低[26]。在大腦認(rèn)知功能關(guān)鍵區(qū)域表達(dá)的dysbindin在精神分裂癥患者的大腦海馬及前皮質(zhì)處的表達(dá)均下降[26]。體外培養(yǎng)的皮質(zhì)神經(jīng)元內(nèi)的dysbindin蛋白表達(dá)降低，可導(dǎo)致興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸減少及谷氨酸性神經(jīng)突觸傳遞減弱[27]。海馬與皮質(zhì)功能區(qū)谷氨酸突觸傳遞減弱可能是精神分裂癥的病理機(jī)制之一[28-29]。Snapin通過調(diào)節(jié)突觸前SNARE復(fù)合物的形成狀態(tài)而影響突觸傳遞的強(qiáng)度，dysbindin可能通過與Snapin蛋白結(jié)合參與調(diào)控神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，從而影響谷氨酸能神經(jīng)元的突觸信息傳遞。

2.6在自噬及溶酶體降解途徑中的作用 在神經(jīng)元的維護(hù)和生存方面，自噬及溶酶體降解途徑發(fā)揮著重要的作用。Snapin作為動(dòng)力蛋白的運(yùn)動(dòng)連接蛋白，協(xié)調(diào)反向運(yùn)輸和晚期內(nèi)涵體-溶酶體運(yùn)輸，從而維持神經(jīng)元內(nèi)有效的自噬-溶酶體降解功能[30]。Snapin(-/-)剔除后的神經(jīng)元逆運(yùn)輸受損、內(nèi)涵體沿神經(jīng)末梢聚集、不成熟溶酶體反常聚集、自噬泡清理受損[31]，而將Snapin重新導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)可恢復(fù)這些受損的表型特征[32]，因此研究者認(rèn)為，Snapin可能是自噬-溶酶體調(diào)控途徑的分子靶標(biāo)[7]。Snapin蛋白缺失可導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育缺陷[33]。Snapin剔除后可導(dǎo)致溶酶體的蛋白水解酶組織蛋白酶D活性形式減少和功能降低，導(dǎo)致溶酶體不具備有效的消化功能[2]。進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)元內(nèi)自噬體明顯增多，這與兒童遺傳性進(jìn)行性神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病Batten 病的病理特征相似[34]，因此推測Sanpin可能與溶酶體功能缺陷的神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生密切相關(guān)。

2.7與AC6、cypin、dynein的相互作用 環(huán)腺苷酸(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)是一種重要的調(diào)節(jié)神經(jīng)元生長的第二信使，而AC6是催化cAMP合成的關(guān)鍵酶。研究發(fā)現(xiàn)，AC6的N端與Snapin蛋白直接作用，調(diào)控神經(jīng)突觸的生長[35]。Snapin蛋白與AC6的相互作用能夠減弱蛋白激酶C對AC6的抑制，從而調(diào)節(jié)腦內(nèi)cAMP的合成[12]。猜測AC6與Snapin的相互作用可使SNARE復(fù)合物的結(jié)構(gòu)重新分布，從而影響神經(jīng)突觸的生長。

Cypin是一個(gè)能夠調(diào)節(jié)神經(jīng)樹突數(shù)量的蛋白，包含鋅結(jié)合位點(diǎn)、塌陷反應(yīng)介導(dǎo)蛋白(collapsin response mediator protein，CRMP)同源結(jié)構(gòu)域、PSD-95,discs large,zona occludens-1結(jié)合區(qū)等結(jié)構(gòu)域，其中鋅結(jié)合位點(diǎn)和CRMP同源結(jié)構(gòu)域是樹突分化所必需的。Cypin通過CRMP同源結(jié)構(gòu)域與微管蛋白結(jié)合促進(jìn)微管組裝，促進(jìn)樹突形成[36]。Snapin也可與cypin的CRMP同源結(jié)構(gòu)域結(jié)合，從而與微管蛋白競爭與cypin的結(jié)合，進(jìn)而減緩了微管的組裝，減少樹突的形成數(shù)量[5]。

相關(guān)研究表明，Snapin蛋白可與dynein相互作用，從而調(diào)控皮質(zhì)神經(jīng)元樹突的生長[31-32]。Snapin敲除或者阻止兩者的相互作用，酪氨酸激酶受體B的向后運(yùn)輸消失，同時(shí)腦源性神經(jīng)受體因子誘導(dǎo)的軸突末梢信號向細(xì)胞核的運(yùn)輸受損，導(dǎo)致樹突生長受到抑制。重新導(dǎo)入Snapin蛋白后，這些影響又可恢復(fù)[33]。綜上所述，Snapin可以與多種因子相互作用，通過不同機(jī)制調(diào)控神經(jīng)元的生長。

3 小 結(jié)

Snapin蛋白作為SNARE復(fù)合物的調(diào)控蛋白在神經(jīng)遞質(zhì)釋放過程中發(fā)揮著重要作用。隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展和研究內(nèi)容的豐富，人們對Snapin蛋白有了新的認(rèn)識。Snapin在神經(jīng)和非神經(jīng)細(xì)胞中都有表達(dá)，能與多種蛋白質(zhì)相互作用，在很多生物生理學(xué)過程中發(fā)揮重要作用。通過了解在神經(jīng)細(xì)胞中與Snapin蛋白相互作用的蛋白，并探討其在神經(jīng)生長及相關(guān)神經(jīng)疾病中的作用，可為神經(jīng)系統(tǒng)病變的診斷和治療提供理論依據(jù)和指導(dǎo)意見。

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