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神经元不活动会利用 LTP 机制来驱动钾通道剪接和稳态峰电位展宽。

Neuronal Inactivity Co-opts LTP Machinery to Drive Potassium Channel Splicing and Homeostatic Spike Widening.

机构信息

Neuroscience Program, Guangdong Provincial Key Laboratory of Brain Function and Disease, Zhongshan School of Medicine and The Fifth Affiliated Hospital, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510810, China; Department of Neuroscience and Physiology, Neuroscience Institute, NYU Grossman Medical Center, New York, NY 10016, USA.

Department of Neuroscience and Physiology, Neuroscience Institute, NYU Grossman Medical Center, New York, NY 10016, USA; Center for Neural Science, New York University, New York, NY 10003, USA.

出版信息

Cell. 2020 Jun 25;181(7):1547-1565.e15. doi: 10.1016/j.cell.2020.05.013. Epub 2020 Jun 2.

Abstract

Homeostasis of neural firing properties is important in stabilizing neuronal circuitry, but how such plasticity might depend on alternative splicing is not known. Here we report that chronic inactivity homeostatically increases action potential duration by changing alternative splicing of BK channels; this requires nuclear export of the splicing factor Nova-2. Inactivity and Nova-2 relocation were connected by a novel synapto-nuclear signaling pathway that surprisingly invoked mechanisms akin to Hebbian plasticity: Ca-permeable AMPA receptor upregulation, L-type Ca channel activation, enhanced spine Ca transients, nuclear translocation of a CaM shuttle, and nuclear CaMKIV activation. These findings not only uncover commonalities between homeostatic and Hebbian plasticity but also connect homeostatic regulation of synaptic transmission and neuronal excitability. The signaling cascade provides a full-loop mechanism for a classic autoregulatory feedback loop proposed ∼25 years ago. Each element of the loop has been implicated previously in neuropsychiatric disease.

摘要

神经元放电特性的稳态对于稳定神经元回路非常重要,但尚不清楚这种可塑性可能依赖于选择性剪接。在这里,我们报告说,慢性失活通过改变 BK 通道的选择性剪接来增加动作电位持续时间;这需要剪接因子 Nova-2 的核输出。失活和 Nova-2 重定位通过一种新的突触核信号通路连接,该通路令人惊讶地调用了类似于赫布可塑性的机制:Ca 通透性 AMPA 受体上调、L 型 Ca 通道激活、增强棘突 Ca 瞬变、CaM 穿梭核易位和核 CaMKIV 激活。这些发现不仅揭示了稳态和赫布可塑性之间的共同性,还将突触传递和神经元兴奋性的稳态调节联系起来。该信号级联提供了大约 25 年前提出的经典自调节反馈回路的完整环路机制。环路的每个元件以前都与神经精神疾病有关。

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