Homer-Shankインタラクトームのリモデリングは恒常性維持の可塑性を媒介する

Science Signaling 04 May 2021:
Vol. 14, Issue 681, eabd7325
DOI: 10.1126/scisignal.abd7325

Whitney E. Heavner¹, Jonathan D. Lautz¹, Haley E. Speed1, Edward P. Gniffke¹, Karen B. Immendorf¹, John P. Welsh^1,2,3,4, Nathan A. Baertsch^1,2, Stephen E. P. Smith^1,2,4*

1. ¹ Center for Integrative Brain Research, Seattle Children's Research Institute, Seattle, WA 98101, USA.
2. ² Department of Pediatrics, University of Washington School of Medicine, Seattle, WA 98195, USA.
3. ³ University of Washington Autism Center, Seattle, WA 98195, USA.
4. ⁴ Graduate Program in Neuroscience, University of Washington, Seattle, WA 98195, USA.

* Corresponding author. Email: seps@uw.edu

要約

恒常性シナプススケーリングはニューロンのシナプス後入力の強度を調整して全体的な活動の長期的な変化を補正する機構であり、ニューロンはこのしくみを用いて興奮レベルを安定的に維持する。ここでは、活動の長期的な変化がシナプスでのネットワークレベルのタンパク質相互作用に影響を与えるかどうかを調べた。マウスニューロンの21のタンパク質メンバー間の380の二項関連により構成されるグルタミン酸作動性シナプスタンパク質相互作用ネットワーク（PIN）を評価した。培養マウス皮質ニューロンの活性化を操作すると、グルタミン酸受容体相互作用の急速な再構成を反映する広範な双方向PINの変化が誘発され、これはシナプス足場のリモデリングを含んでいた。生きているマウスのバレル皮質の感覚遮断（ひげのトリミングによる）は、グルタミン酸受容体mGluR5とキナーゼFyn間の結合の変化を含む、特異的なPIN再構成を引き起こした。これらの知見は、複数のタイプの恒常性維持応答が関与する経験依存的可塑性の新しいモデルと一致する。しかしながら、Homer1またはShank3Bを欠くマウスでは、通常のPIN再構成が生じず、これらの自閉症スペクトラム障害に関連する遺伝子によってコードされるタンパク質がシナプス恒常性の構造ハブとして機能することを示唆している。われわれのアプローチは、恒常性維持の可塑的変化時のシナプスのタンパク質含有量の変化が、ニューロンの興奮性変化を媒介するPINの機能的変化にどのように変換されるかを示している。

Citation: W. E. Heavner, J. D. Lautz, H. E. Speed, E. P. Gniffke, K. B. Immendorf, J. P. Welsh, N. A. Baertsch, S. E. P. Smith, Remodeling of the Homer-Shank interactome mediates homeostatic plasticity. Sci. Signal. 14, eabd7325 (2021).