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Arc 在代谢型谷氨酸受体依赖 LTD 和突触消除中的作用:对健康和疾病的影响。

Roles for Arc in metabotropic glutamate receptor-dependent LTD and synapse elimination: Implications in health and disease.

机构信息

Departments of Neuroscience, University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, TX 75390, United States.

Departments of Pharmacology, University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, TX 75390, United States.

出版信息

Semin Cell Dev Biol. 2018 May;77:51-62. doi: 10.1016/j.semcdb.2017.09.035. Epub 2017 Oct 14.

Abstract

The Arc gene is robustly transcribed in specific neural ensembles in response to experience-driven activity. Upon induction, Arc mRNA is transported to dendrites, where it can be rapidly and locally translated by activation of metabotropic glutamate receptors (mGluR1/5). mGluR-induced dendritic synthesis of Arc is implicated in weakening or elimination of excitatory synapses by triggering endocytosis of postsynaptic AMPARs in both hippocampal CA1 and cerebellar Purkinje neurons. Importantly, CA1 neurons with experience-induced Arc mRNA are susceptible, or primed for mGluR-induced long-term synaptic depression (mGluR-LTD). Here we review mechanisms and function of Arc in mGluR-LTD and synapse elimination and propose roles for these forms of plasticity in Arc-dependent formation of sparse neural representations of learned experience. We also discuss accumulating evidence linking dysregulation of Arc and mGluR-LTD in human cognitive disorders such as intellectual disability, autism and Alzheimer's disease.

摘要

Arc 基因在特定的神经簇中受到经验驱动的活动的强烈转录。诱导后,Arc mRNA 被运送到树突,在那里它可以通过代谢型谷氨酸受体(mGluR1/5)的激活而被快速且局部地翻译。mGluR 诱导的 Arc 树突合成被认为通过触发海马 CA1 和小脑浦肯野神经元中突触后 AMPAR 的内吞作用,削弱或消除兴奋性突触。重要的是,具有经验诱导的 Arc mRNA 的 CA1 神经元易受 mGluR 诱导的长期突触抑制(mGluR-LTD)的影响或被其激活。在这里,我们回顾了 Arc 在 mGluR-LTD 和突触消除中的机制和功能,并提出了这些形式的可塑性在 Arc 依赖性形成学习经验的稀疏神经表示中的作用。我们还讨论了越来越多的证据将 Arc 和 mGluR-LTD 的失调与人类认知障碍(如智力障碍、自闭症和阿尔茨海默病)联系起来。

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