Topological Regulation of Synaptic AMPA Receptor Expression by the RNA-Binding Protein CPEB3.
Topological Regulation of Synaptic AMPA Receptor Expression by the RNA-Binding Protein CPEB3.
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DOI：
10.1016/j.celrep.2016.08.094
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发表时间：
2016-09-27
期刊：
影响因子：
8.8
通讯作者：
Liu SJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Savtchouk I;Sun L;Bender CL;Yang Q;Szabó G;Gasparini S;Liu SJ
突触受体门控神经元对传入信号的反应，但它们并不均匀地分布在树突上。空间上定义的受体分布可以优先放大某些突触输入，调整神经元的感受野，并优化神经元回路内的信息处理。因此，一个长期存在的问题是如何实现突触受体的空间组织。在这里，我们发现，动作电位提供的局部信号，影响突触AMPA受体的分布沿着树突在小鼠小脑星状细胞。分级树突去极化提高CPEB3蛋白在近端树突，我们认为，CPEB3结合到GluA2 mRNA抑制GluA2蛋白合成，导致突触GluA2 AMPAR的距离依赖性增加。活性诱导的CPEB 3表达需要增加的Ca 2+和PKC活化。我们的研究结果表明，持续的突触后放电驱动分级的局部蛋白质合成，从而指导突触AMPAR的空间组织的细胞自主机制。Savtchouk等人表明，突触AMPA受体中GluA2亚基的表达存在树突梯度。该梯度由紧张性突触后放电维持，该突触后放电控制翻译调节因子CPEB3的表达。突触后AMPA受体梯度优化小脑回路内的信息处理。
Synaptic receptors gate the neuronal response to incoming signals, but they are not homogeneously distributed on dendrites. A spatially defined receptor distribution can preferentially amplify certain synaptic inputs, resize receptive fields of neurons, and optimize information processing within a neuronal circuit. Thus a longstanding question is how the spatial organization of synaptic receptors is achieved. Here we find that action potentials provide local signals that influence the distribution of synaptic AMPA receptors along dendrites in mouse cerebellar stellate cells. Graded dendritic depolarizations elevate CPEB3 protein at proximal dendrites where we suggest that CPEB3 binds to GluA2 mRNA suppressing GluA2 protein synthesis leading to a distance-dependent increase in synaptic GluA2 AMPARs. The activity-induced expression of CPEB3 requires increased Ca2+ and PKC activation. Our results suggest a cell-autonomous mechanism where sustained postsynaptic firing drives graded local protein synthesis thus directing the spatial organization of synaptic AMPARs. Savtchouk et al show there is a dendritic gradient in the expression of the GluA2 subunit in synaptic AMPA receptors. The gradient is maintained by tonic postsynaptic firing which controls the expression of CPEB3, a translational regulator. The postsynaptic AMPA receptor gradient optimizes information processing within a cerebellar circuit.
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