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比较研究
.2005年10月19日；25(42):9581-90.
doi:10.1523/JNEUROSCI.2423-05.2005。

翻译阻遏物4E-BP2对eIF4F复合物的形成、突触可塑性和海马的记忆至关重要

杰西卡·班科 1, 弗朗西斯·波林, 侯凌飞, 克里斯汀·德玛丽亚, 纳胡姆·索嫩贝尔格, 埃里克·克伦
附属机构
比较研究

翻译阻遏物4E-BP2对eIF4F复合物的形成、突触可塑性和海马的记忆至关重要

杰西卡·班科等。 神经科学. .

摘要

长时程突触可塑性和记忆需要mRNA翻译，但这一过程是如何调节的尚不清楚。为了探讨翻译抑制因子4E-BP2在海马长时程增强（LTP）和学习记忆中的作用，我们检测了4E-BP1基因敲除小鼠。有趣的是，在Schaffer侧支通路中，4E-BP2的基因消除将早期LTP转化为晚期LTP（L-LTP），这可能是eIF4F复合物形成和翻译起始增加的结果。在4E-BP2基因敲除小鼠中发现了活性诱导翻译的临界极限，因为传统刺激范式诱导的L-LTP受到阻碍。此外，4E-BP2基因敲除小鼠也表现出空间学习和记忆受损以及条件恐惧相关记忆缺陷。这些结果表明，4E-BP2在LTP和小鼠海马的学习记忆过程中对eIF4F复合物的适当调节起着关键作用。

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数字

图1。
图1。
有针对性地中断Eif4ebp2.A类，鼠标的示意图Eif4ebp2基因（顶部）、靶向载体（中部）和靶向基因（底部）。外显子1和2的编码区显示为黑盒，3′非翻译区显示为开盒。用新霉素（Neo）转移酶表达盒代替Eif4ebp2 Xba我-Bcl公司我的碎片。A、 B、Bc、N和X表示Afl公司三、，巴姆嗨，Bcl公司我，不是一、 和Xba公司I限制酶位点。不是所有的Afl公司III和Bcl公司我的网站显示。B类、野生型和Eif4ebp2-使用5′和3′探针的靶向ES细胞克隆A类.C类，野生型的Southern blot分析，Eif4ebp2-使用3′探针的靶向、纯合敲除小鼠。WT，野生型；HET、，Eif4ebp2有针对性的；KO，淘汰赛。
图2。
图2。
4E-BP2基因敲除小鼠的一般特征。A类，对野生型或敲除小鼠不同脑区的4E-BP1、4E-BP2、4E-BP 3和肌动蛋白进行代表性Western blot分析。α、 β和γ鉴定在SDS-PAGE中表现出不同电泳活性的4E-BP1和4E-BP2磷酸化亚型。B类，不同脑区eIF4E和Mnk1磷酸化和总蛋白水平的代表性Western blot分析没有差异。C类，野生型（左侧）和敲除型（右侧）小鼠切片中海马细胞体的代表性甲酚紫染色无差异。WT，野生型；KO，淘汰赛。
图3。
图3。
4E-BP2基因敲除小鼠的基底突触传递和短期可塑性正常。A类野生型（WT）和敲除型（KO）小鼠的输入-输出关系与随着刺激增加而诱发的fEPSP斜率及其伴随的纤维束振幅的非线性回归分析（零到顶）没有差异(n个=39片；每个基因型22只小鼠；第页> 0.05). 显示了在40%最大刺激下诱发的典型fEPSP轨迹。校准：1 mV，10 ms。B类，敲除小鼠的PPF未发生变化。根据第二个fEPSP斜率与第一个fEPSP斜率的比值计算的促进百分比显示在20至300ms的脉冲间间隔(n个=39片；每个基因型22只小鼠；第页> 0.05).C类在APV（50μ米)在淘汰赛中没有改变(n个=6片；每个基因型4只小鼠；第页> 0.05).
图4。
图4。
促进4E-BP2基因敲除小鼠的L-LTP。A类，单个100Hz序列（1s）在野生型切片中诱发E-LTP，3小时后衰减至基线，但在持续至少3小时的敲除切片中诱发L-LTP(n个=10片；每个基因型8只小鼠；第页< 0.0001; 方差分析）。针对每种情况，显示了时间点A、B和C的代表性fEPSP记录。校准：1 mV，10 ms。B类用茴香霉素（ani；40μ米)45分钟后，达到与野生型切片（野生型，n个= 10; 淘汰赛，n个= 10; KO+ani，n个=8；第页< 0.0001; 方差分析）。C类放线菌素D（放线菌；40μ米)90分钟后，达到与野生型切片（野生型，n个= 10; 淘汰赛，n个= 10; KO+肌动蛋白，n个= 8;第页< 0.0001; 方差分析）。D类U0126（20μ米)（野生型，n个= 10; 淘汰赛，n个= 10; KO+U0126，n个= 8;第页< 0.0001; 方差分析）。E类，绘制所示时间段内fEPSP平均斜率的编译条形图。*第页< 0.05 (吨测试）与给定时间段的淘汰赛进行比较。WT，野生型；KO，淘汰赛。
图5。
图5。
L-LTP诱导的刺激在4E-BP2基因敲除小鼠中引起LTP改变。A类TBS诱导的LTP在敲除型和野生型切片中相似(n个=8片；每个基因型8只小鼠；第页> 0.05; 方差分析）。针对每种情况，显示了时间点A、B和C的代表性fEPSP记录。校准：1 mV，10 ms。B类，四个100 Hz序列（1s）间隔5分钟，每个序列在野生型切片中诱发L-LTP，持续至少3小时，但在敲除切片中未诱发L-LTP(n个=10片；每个基因型8只小鼠；第页< 0.0001; 方差分析）。C类，四组TBS间隔5分钟，每一组在野生型切片中均诱发强大的L-LTP，但在剔除切片中未诱发(n个=8片；每个基因型8只小鼠；第页< 0.0001; 方差分析）。WT，野生型；KO，淘汰赛。
图6。
图6。
LTP期间翻译起始因子的调节。A类在取自野生型和敲除切片的CA1区匀浆中，HFS诱导的4E-BP2磷酸化（Thr36/47）(n个=每个基因型4片）。*第页< 0.05 (吨测试）与未刺激的野生型相比。总蛋白负荷通过胭脂红S膜染色进行标准化。B类从野生型和敲除切片获得的CA1区匀浆中HFS诱导的eIF4E磷酸化（Ser 209）(n个=每个基因型6片）。*第页< 0.05 (吨测试）与未刺激的野生型相比。Ponceau S膜染色使总蛋白负荷正常化。C类，HFS诱导的野生型和敲除切片CA1区匀浆中Mnk1磷酸化（Thr100/220）(n个=每个基因型6片）。*第页< 0.05 (吨测试）与未刺激的野生型相比。Ponceau S膜染色使总蛋白负荷正常化。D类，HFS诱导的eIF4E-eIF4G在从野生型和敲除型切片获得的CA1区匀浆中的共免疫沉淀(n个=每个基因型6片）。*第页< 0.05 (吨试验）与未刺激的野生型相比；#第页< 0.05 (吨测试）。WT，野生型；KO，淘汰赛。
图7。
图7。
4E-BP2基因敲除小鼠的空间学习和记忆受损。A类，作为训练日函数绘制的隐藏平台莫里斯水迷宫中的逃逸潜伏期(n个=每个基因型12只小鼠；第页< 0.0001; 方差分析）。B类，两组在探针测试期间在每个象限中花费的平均时间比例。C类，为训练象限和其他象限中的相应位置显示的探测试验期间平台位置交叉的平均数量。D类，Cued-platform控制任务(n个=每个基因型8只小鼠；第页> 0.05; 方差分析）。WT，野生型；KO，淘汰赛。
图8。
图8。
4E-BP2基因敲除小鼠条件恐惧记忆受损。A类，通配符类型(n个=22）和淘汰赛(n个=20）小鼠在训练过程中，以3-4至5-6分钟之间的音调与脚电击相结合的模式做出了相似的反应。B类，平均冻结行为由1小时的上下文恐惧反应测试显示（野生型，n个= 10; 敲除，n个=8）或24小时（野生型，n个= 12; 淘汰赛，n个=10）培训后(*第页< 0.05; 学生的吨测试）。平均冻结行为由2小时的线索恐惧反应测试显示（野生型，n个= 10; 淘汰赛，n个=8）或24小时（野生型，n个= 12; 淘汰赛，n个=10）。WT，野生型；KO，淘汰赛。
图9。
图9。
活动诱导翻译起始的分子模型。A类，一个100 Hz的序列刺激在野生型小鼠中引发E-LTP，这一过程不需要蛋白质合成，但涉及翻译起始因子。由于4E-BP2磷酸化，eIF4G结合和eIF4F复合物形成的eIF4E可用性增加。eIF4G结合的eIF4E被Mnk1磷酸化，并且可以被重新用于引发或被4E-BP2回收。四个100Hz序列在野生型小鼠中诱导L-LTP，这一过程需要mRNA生成和蛋白质合成。L-LTP使翻译起始因子的激活更加稳健，包括从额外的3′释放eIF4E顺式-作用eIF4E调节蛋白。B类在4E-BP2基因敲除小鼠中，eIF4F复合物的基础水平升高，从而降低了L-LTP的激发阈值。四个100Hz序列引发的L-LTP被过度形成的eIF4F复合体阻碍。
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