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比较研究
.2007年4月10日；104(15):6418-23.
doi:10.1073/pnas.0701656104。 Epub 2007年4月2日。

CaMKII作为F-肌动蛋白结合蛋白在维持树突状棘结构中的作用

冈本健一 1, 拉德哈克里什南·纳拉亚南, 桑赫利, 村田和代, Yasunori Hayashi先生
附属公司
比较研究

CaMKII作为F-肌动蛋白结合蛋白在维持树突状棘结构中的作用

冈本健一等。 美国国家科学院程序. .

摘要

钙（2+）-钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CaMKII）是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，在大脑中与突触可塑性密切相关。它高度集中于突触后密度分数，超过任何其他信号转导分子的数量。由于激酶信号可以通过催化反应放大，为什么CaMKII存在如此大量一直是个谜。在这里，我们提供了生化证据，证明CaMKII能够通过化学计量相互作用捆绑F-actin。与此证据一致，在海马神经元中，RNAi介导的CaMKII下调导致由F-actin动力学介导的树突状棘头部体积减少。CaMKII的过度表达减缓了脊椎头部肌动蛋白的周转。这种活性与CaMKII的β亚基相关，需要其肌动蛋白结合和结合结构域，但不需要激酶结构域。这一发现表明，CaMKII在突触可塑性过程中的功能和结构变化中起着中枢信号分子的作用。

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利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

图1。
图1。
CaMKII捆绑F-actin。(一)纯化CaMKII和F-actin的共沉淀。F-actin形成在体外允许与纯化的CaMKIIα/β、-α或-β（均以3μM为单体）反应30分钟，并在10000×克在这种条件下，线性的、未结合的F-actin停留在上清液中，而成束的F-actim沉积物中。上清液（S）和颗粒（P）在SDS/PAGE上分离，并用CBB染色。(b)CaMKIIβ对F-actin的剂量依赖性捆绑。将F-肌动蛋白（3μM为单体）与增加浓度的CaMKIIβ（0.1–4.25μM为单体）孵育，并进行肌动蛋白结合分析。捆绑F-actin的数量与CaMKIIβ的浓度成图。显示了三个独立实验的平均值±SEM。(c（c）)在存在或不存在纯化CaMKII的情况下，F-actin的负染电子显微照片，均以3μM作为单体。
图2。
图2。
肌动蛋白的聚合和解聚动力学在很大程度上不受CaMKII的影响。CaMKII对聚合动力学的影响(一)和解聚(b)用芘标记肌动蛋白检测。(一)在存在（灰色线）或不存在（黑色线）CaMKIIβ（2μM作为单体）的情况下，通过添加肌动蛋白聚合缓冲液聚合G-肌动蛋白（2μM，5%芘标记）。(b)在没有（黑线）或存在2μM CaMKIIβ（灰线）的情况下，通过将预先制备的5%芘标记的肌动蛋白丝稀释到0.2μM的最终浓度，诱导肌动蛋白纤维解体。误差条表示三个实验的SEM，每1分钟显示一次。
图3。
图3。
CaMKIIβ的减少减少成熟树突棘并增加丝足突。(一)RNAi的有效性和特异性。将GFP标记的CaMKIIα和-β转染到Cos7细胞中，分别用shRNA表达载体和非shRNA表达质粒转染，然后用抗GFP抗体进行印迹。(b)用对照shRNA载体或针对CaMKIIα或-β的shRNA表达载体转染CA1锥体神经元树突状片段的双光子显微图像。为了测试效果的特异性，CaMKIIβcDNA的表达载体R（右）)或shRNA靶序列无沉默突变或缺失突变用于挽救观察到的表型。CaMKIIβR（右）K43R和两个缺失突变体缺乏激酶活性。见图4d日用于缺失突变体的示意图。与GFP共压片显示神经元结构。(c–e类)脊柱平均长度图(c（c）)，脊柱头部的大小(d日)以及包括丝足突在内的脊椎密度(e（电子）). 通过脊柱头部（sh）和树突轴（ds）的荧光强度比测量脊柱头部的大小。观察次数如下（细胞数量/脊椎数量）；仅RNAi载体，18/172；CaMKIIαshRNA，14/261；CaMKIIβshRNA，15/163；CaMKIIβshRNA加CaMKIIIβcDNA，24/174；CaMKIIβshRNA加CaMKILβR（右）cDNA，17/210；CaMKIIβshRNA加CaMKILβR（右）K43R cDNA，20/253，CaMKIIβshRNA加CaMKIIIβ285-542，20/297；CaMKIIβshRNA加上CaMKIIIβ344–542，20/197。指出了与矢量相比的统计显著性。表达CaMKIIβshRNA和CaMKILβ285–542的细胞头部体积略有增加(d日)表达CaMKIIβshRNA和CaMKILβ344-542的细胞密度(e（电子）). 确切的机制目前尚不清楚。
图4。
图4。
肌动蛋白和CaMKII之间的相互作用减缓了树突棘中肌动蛋白的周转。(一)表达GFP-actin的树突状片段的图像(赖特)或不带(左侧)未标记的CaMKIIβ。(b)FRAP分析示例。所示图像为光漂白前后单个树突状棘头表达GFP-actin的时间推移。(c（c）)GFP-actin单独的平均FRAP(左侧)和GFP-actin与未标记的CaMKIIβ共表达(赖特). 光漂白后的第一个时间点被视为时间0。(d日)用于FRAP分析的CaMKIIβ缺失突变体。(e（电子）)CaMKIIα、CaMKILβ、βK43R和CaMKIlβ缺失突变体对GFP-actin FRAP时间常数的影响。用单指数曲线拟合并绘制个体脊柱FRAP的时间进程。(上部)相同数据的绘图。(下部)时间常数的累积图（秒）。箱子大小为10秒。两个图形中使用相同的颜色代码。棘的数量如下：仅GFP-actin，13；CaMKIIα，11；CaMKIIβ，12；CaMKIIβK43R，9；β1–401, 11; β285–401, 10; β285–542, 11; β344–542, 10. ∗, 与仅GFP-actin相比的统计显著性(P（P）< 0.05).
图5。
图5。
钙激活后抑制CaMKIIβ的F-肌动蛋白结合活性2+/钙调素和由此产生的自身磷酸化。(一)CaMKIIβ与聚合的F-actin预孵育5分钟，然后通过添加Ca刺激2+/钙调素。在指定的时间点，添加1 mM EGTA，然后进行F-actin捆绑和沉淀步骤。β*，由于自身磷酸化导致凝胶移位。这些条带用CBB染色不好，可能是因为严重的自磷酸化和由此产生的负电荷的掺入。(b)类似的实验一使用CaMKIIβ的K43R（kinase-null）突变体。EGTA–，未添加EGTA和Ca的样品2+/钙调素在整个反应中持续存在。这一结果揭示了钙的作用2+/钙调素结合与自身磷酸化无关。
图6。
图6。
CaMKII的突触结构“门控”机制模型。(左侧)在静止的突触中，肌动蛋白被CaMKII捆绑，从而维持稳定的结构。(居中)当CaMKII被神经元活动激活时，生成的Ca2+内流时，它从F-actin中分离出来，并允许其他信号转导机制（如小G蛋白）对其进行重组。同时，更多的CaMKII通过与NR2B的自结合或相互作用被招募到突触，并作为信号转导分子发挥作用。这种机制可能为树突棘处CaMKII的数量设定了一个新的水平。(赖特)当返回到非磷酸化状态时，CaMKII将新重组的F-actin捆绑在一起，并保持重塑的脊柱结构。CaMKII的新水平可能会影响脊椎中捆绑的F-actin的数量，从而影响树突脊椎的结构。
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    1. Bliss TV，Collingridge GL.自然。1993;361:31–39.-公共医学
    1. Lisman J、Schulman H、Cline H.Nat《神经科学评论》。2002;3:175–190.-公共医学
    1. McGlade-McCulloh E、Yamamoto H、Tan SE、Brickey DA、Soderling TR.Nature。1993;362:640–642.-公共医学
    1. Benke TA、Lüthi A、Isaac JT、Collingridge GL.自然。1998;393:793–797.-公共医学
    1. Hayashi Y、Shi SH、Esteban JA、Piccini A、Poncer JC、Malinow R.Science。2000;287:2262–2267.-公共医学

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