Functional and phosphoproteomic analysis of β-adrenergic receptor signaling at excitatory synapses in the CA1 region of the ventral hippocampus.
Functional and phosphoproteomic analysis of β-adrenergic receptor signaling at excitatory synapses in the CA1 region of the ventral hippocampus.
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DOI：
10.1038/s41598-023-34401-7
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发表时间：
2023-05-09
影响因子：
4.6
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
β-肾上腺素能受体 (β-AR) 的激活不仅可以增强学习和记忆，还可以促进长时程增强 (LTP) 的诱导，LTP 是一种参与记忆形成的突触可塑性。为了确定 β-AR 依赖性 LTP 形式的潜在机制，我们研究了 β-AR 激动剂异丙肾上腺素对腹侧海马 CA1 锥体细胞兴奋性突触诱导 LTP 的影响。这些突触的 LTP 诱导受到 SK 型 K+ 通道激活的抑制，表明 β-AR 激活可能通过抑制 SK 通道来促进 LTP 诱导。然而，尽管 SK 通道阻断剂 apamin 增强了 LTP 诱导，但它并没有完全模仿异丙肾上腺素的作用。因此，我们使用液相色谱-串联质谱法寻找潜在的替代机制，以确定 β-AR 激活如何调节突触后密度 (PSD) 蛋白的磷酸化。引人注目的是，β-AR 激活调节 PSD 蛋白中的数百个磷酸化位点，这些位点在树突棘结构和功能中发挥不同的作用。此外，在 PSD 的核心支架机制内，β-AR 激活增加了先前显示在 LTP 诱导后磷酸化的几个位点的磷酸化。总之，我们的结果表明 β-AR 激活招募了一组不同的信号传导途径，这些信号传导途径可能以协调一致的方式发挥作用来调节 LTP 诱导。
Activation of β-adrenergic receptors (β-ARs) not only enhances learning and memory but also facilitates the induction of long-term potentiation (LTP), a form of synaptic plasticity involved in memory formation. To identify the mechanisms underlying β-AR-dependent forms of LTP we examined the effects of the β-AR agonist isoproterenol on LTP induction at excitatory synapses onto CA1 pyramidal cells in the ventral hippocampus. LTP induction at these synapses is inhibited by activation of SK-type K+ channels, suggesting that β-AR activation might facilitate LTP induction by inhibiting SK channels. However, although the SK channel blocker apamin enhanced LTP induction, it did not fully mimic the effects of isoproterenol. We therefore searched for potential alternative mechanisms using liquid chromatography-tandem mass spectrometry to determine how β-AR activation regulates phosphorylation of postsynaptic density (PSD) proteins. Strikingly, β-AR activation regulated hundreds of phosphorylation sites in PSD proteins that have diverse roles in dendritic spine structure and function. Moreover, within the core scaffold machinery of the PSD, β-AR activation increased phosphorylation at several sites previously shown to be phosphorylated after LTP induction. Together, our results suggest that β-AR activation recruits a diverse set of signaling pathways that likely act in a concerted fashion to regulate LTP induction.
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