PKC在突触可塑性中的作用

在大脑内部，是一个完美协调的信号交响曲。数百种不同的分子在整个神经元的整个过程中放大，修饰并携带来自微小突触区室的信息。这些蛋白质之间的精确相互作用对于正常的神经元功能至关重要。最终使大脑获得诸如认知，决策和感官知觉之类的壮举。

马克斯·普朗克佛罗里达神经科学研究所(MPFI)的安田良平实验室的研究人员研究了与学习和记忆有关的信号蛋白的精细结构。观察称为突触可塑性的独特过程，即神经突触增强或减弱的先天能力。了解蛋白质在可塑性过程中的行为方式是解锁我们学习方式和记忆形成方式的关键。

在2018年7月发表于《自然神经科学》(Nature Neuroscience)上的一项研究中，Yasuda Lab的研究员，该论文的主要作者Lesley Colgan博士研究了蛋白激酶C(PKC)在突触可塑性中的作用。PKC代表12个不同激酶的整个家族，它们通过与之相互作用的靶蛋白的磷酸化来传播生化信号。尽管以前牵涉到突触可塑性，但足够灵敏以研究大脑中PKC的工程工具一直是一个重大挑战。Yasuda的团队开发了许多传感器，它们可以以前所未有的特异性和灵敏度跟踪PKC的活性，探测激活的时间和地点以及这些酶的开启和关闭方式。有了这些强大的传感器，

PKC家族中的一种酶PKCα在促进突触可塑性中起直接作用。当PKCα活性受到干扰时，可塑性随后被破坏。表明蛋白质是初始分子级联反应中至关重要的第一步。PKCα也具有非常强的激活作用，并且是特定于脊柱的，将其活性限制在仅受刺激的脊柱上，而不扩散到周围的树突上。

这项研究的一项独特发现发现，PKCα的作用是整合两个时间上独特的信号通路，这两个通路对于突触可塑性至关重要。第一个是BDNF介导的，在数分钟内形成的较慢的弥散信号，第二个是NMDA受体介导的钙内流，这是一种在几毫秒内发生的脊柱特异性信号，是开始突触可塑性的快速分子级联所必需的。PKC alpha能够对这两种信号做出适应性响应，能够采样最近的突触历史并将其与当前的突触事件整合在一起，从而能够在单个脊柱级别上对信息进行复杂的处理。

通过进一步研究这些有趣的发现，研究小组成功地将分子与记忆联系起来，发现PKC alpha是学习效率所必需的。与含有完整PKCα蛋白的对等体相比，从大脑中剔除PKCα的小鼠要花费大量的时间才能精通学习任务。尽管学习曲线较长，但如果进行额外的训练，缺乏PKC alpha的小鼠最终将像野生型小鼠一样学习这项任务;支持以下观点：PKC alpha对于编码内存至关重要，但是一旦建立内存，PKC alpha可能不会发挥重要作用。

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