Mae'r derbynnydd MT2 yn ysgogi axonogenesis ac yn gwella trosglwyddo synaptig drwy actifadu signalau Akt

Mae'r derbynnydd MT2 yn brif fath o dderbynyddion sy'n glymu protein G sy'n cyfryngu effeithiau melatonin yn bennaf. Canfuwyd diffygion signalau melatonin/MT2 mewn llawer o anhwylderau niwrolegol, gan gynnwys clefyd Alzheimer, yr achos mwyaf cyffredin o ddementia yn yr henoed, gan awgrymu y gallai cadw'r derbynnydd MT2 fod o fudd i'r anhwylderau niwrolegol hyn. Fodd bynnag, mae tystiolaeth uniongyrchol sy'n cysylltu'r derbynnydd MT2 â phlastigedd synatig sy'n gysylltiedig â gwybyddiaeth yn dal i gael ei sefydlu. Yma, rydym yn adrodd bod y derbynnydd MT2, ond nid y derbynnydd MT1, yn hanfodol ar gyfer echelau'r ddauyn vitroayn vivo. Rydym yn canfod bod ffurfio echelinau'n cael ei ail-lunio mewn derbynnydd MT2 yn curo llygod, sleisys ymennydd electropoedig MT2-shRNA, neu niwronau sylfaenol sy'n cael eu trin â gwrthselydd detholus MT2. Mae ysgogi'r derbynnydd MT2 yn hyrwyddo axonogenesis sy'n gysylltiedig â gwelliant mewn trosglwyddo synaptig cyfnewid mewn niwronau canolog. Mae'r cydrannau signalau i lawr yr afon o'r derbynnydd MT2 yn cynnwys yr Akt/GSK-3β/crMP-2 rhaeadru. Mae'r derbynnydd MT2 C-derfynell yn rhwymo i Akt yn uniongyrchol. Naill ai atal y derbynnydd MT2 neu amharu ar y derbynnydd MT2-Akt yn rhwymo lleihau axonogenesis a throsglwyddo synaptig. Mae ein data'n awgrymu bod y derbynnydd MT2 yn actifadu Akt/GSK-3β/CRMP-2 signalau ac mae'n angenrheidiol ac yn ddigonol i gyfryngu axonogenesis swyddogaethol a ffurfio synaptig mewn niwronau canolog.

Sefydlir cylchedau synaptig ar safleoedd echel-dendrig, echel–somatig, neu gyswllt echel-echel, lle mae echelinau swyddogaethol yn gam hollbwysig. Gall Axonogenesis gael ei reoleiddio gan lawer o signalau mewnacer sy'n cynnwys ad-drefnu cytosgerbydol, diraddio protein lleol, yn ogystal â rhwystrau gwasgaredig. Yn ogystal, dangoswyd bod gan nifer o ffactorau niwrotroffig a hormonau alloffer rôl mewn canllawiau echel a ffurfio synoptig mewn niwronau canolog. Hyd yma, mae rôl melatonin a'i derbynyddion mewn axonogenesis yn parhau'n aneglur. Mae'r rhan fwyaf o swyddogaethau biolegol melatonin yn cael eu cyfryngu gan ei ddau dderbynyddion, mt1 ac MT2, mae'r ddau ohonynt yn perthyn i'r derbynnydd sy'n gysylltiedig â phrotein G (GPCR) ac fe'u mynegir yn eang drwy'r system nerfol ganolog (CNS). Mae ysgogi'r derbynnydd MT2 mewn ymateb i felatonin yn hanfodol ar gyfer rheoli rhythmau tua'r un a rheoleiddio cwsg araf. Dangosodd astudiaethau cynnar fod actifadu'r derbynnydd MT2 yn y retina yn lleihau rhyddhau dopamin, tra bod dopamin yn atal motility cone twf a thywydd niwron yn ystod datblygiad embryonig, gan awgrymu cynnwys y derbynnydd MT2 mewn axonogenesis swyddogaethol. Mewn mwtant llygod gyda mynegiant diffygiol o'r genyn MT2, mae nam ar sefydlu potensial hirdymor (LTP) o drosglwyddo synptig cyfnewid, ac mae cysylltiad agos rhwng y nam hwn a diffygion mewn dysgu. Yn y hippocampus, mae'r derbynnydd MT2 yn atal cerrynt sy'n cael ei gyfryngu gan dderbynyddion GABAA, sy'n gysylltiedig â throsglwyddo synoptig. Mewn clefyd Alzheimer, mae mynegiant o'r derbynnydd MT2 yn cael ei leihau'n sylweddol, yn enwedig yn y hippocampws. Mae un o'r derbynyddion MT2, UCM765, yn arddangos eiddo tebyg i bryderon drwy gynyddu'r amser a dreulir yn y fraich agored o brawf plws-maze uwch, a thrwy leihau'r chwydd i fwyta mewn amgylchedd newydd yn y prawf bwydo newydd, gan awgrymu ei rôl mewn pryder. Gyda'i gilydd, mae'r canfyddiadau hyn yn awgrymu bod y derbynnydd MT2 yn cysylltu'r rhaeadrau signalau sy'n cyfryngu dysgu a ffurfio cof, un o swyddogaethau biolegol pwysig melatonin; fodd bynnag, nid yw'r digwyddiadau cellog a moleciwlaidd sy'n sail i'r cyswllt hwn wedi'u sefydlu eto.

Defnyddiwyd niwronau hippocampal wedi'u datgysylltu'n gyffredin fel rhagorolyn vitromodel wrth astudio datblygiad echel a throsglwyddo synoptig am eu bod yn cynnal nodweddion morffolegol, swyddogaethol a moleciwlaidd y niwronau hippocampalyn vivo.Mewn niwronau hippocampal wedi'u datgysylltu, mae'r newid ar gyfer ffurfio ac aeddfedu echel yn cynnwys y pum cam canlynol: niwronau cam 1 (2 i 4 h ar ôl platio) yn arddangos lamellipodia a ffiopodia sy'n datblygu'n nifer o niwronau byr anaeddfed yng ngham 2 (12 i 24 h); mae polareiddio'n digwydd yng ngham 3 (24 i 48 h), lle mae un niwron yn cychwyn huawdl cyflym i ddod yn echel tra bod eraill yn cael hunaniaeth dendrig; nodweddir cam 4 (3–4 diwrnod) gan y twf cyflym o echelinau a dendrau; ac yng ngham 5 (7 diwrnod ymlaen), mae aeddfedu echelinau a dendrau yn hanfodol ar gyfer ffurfio synapse swyddogaethol. Yn yr astudiaeth bresennol, rydym wedi nodi rôl newydd ar gyfer y derbynnydd MT2 mewn axonogenesis swyddogaethol ac yn dangos bod actifadu'r derbynnydd MT2 yn hanfodol ar gyfer echelosis swyddogaethol a throsglwyddo synaptig mewn niwronau canolog. Gan ddefnyddio delweddu trosglwyddo ynni sy'n ymwneud â fflworideiddio (FRET) ynghyd ag ymosodiadau blocio peptid, rydym wedi nodi Akt fel partner rhyngweithio ac is-set o'r derbynnydd MT2. Mae ysgogi rhaeadr signalau MT2-Akt yn hyrwyddo ffurfio synapsau swyddogaethol yn y hippocampws, tra bod atal y derbynnydd MT2 yn arestio axonogenesis a throsglwyddo synaptig. O ystyried goblygiadau'r derbynnydd MT2 mewn dysgu a chof, cynigiwn y gallai targedu signalau derbynyddion MT2-Akt fod yn strategaeth ymarferol ar gyfer ysgogi gwasanaeth cylched synoptig swyddogaethol.

Cronni'r derbynnydd MT2 mewn echelinau pegynol

Er mwyn archwilio rôl derbynyddion MT1 ac MT2 mewn datblygiad echel, mesurwyd eu localization cellog yn gyntaf mewn niwronau hippocampal hyrddod wedi'u datgysylltu drwy gyd-imiwnedd ar gyfer y derbynnydd MT1 neu dderbynyddion MT2 a Tuj1, dosbarth niwron-benodol IIIβ-tubulin. Canfuom fod y derbynnydd MT2 wedi'i ddosbarthu'n unffurf ar bob niwron gyda chyfoethogi tip yng ngham 2 niwronau, tra bod signal fflworideiddio cryf wedi'i ganfod yn y domen echelinau pegynol yn unig ond nid yn y tendrau yng ngham 3 niwronau. Dangosodd dadansoddiad meintiol fod y derbynnydd MT2 wedi'i gyfoethogi'n wahaniaethol yn y cynghorion niwron yng ngham 2 niwronau, tra gwelwyd bod y derbynnydd MT2 yn cyfoethogi'r derbynnydd MT2 yn fwy unigryw mewn niwronau cam 3. Roedd gan y derbynnydd MT1 ddosbarthiad tebyg i'r derbynnydd MT2 yng ngham 2, ond ni chanfuwyd unrhyw ddosbarthiad pegynol o'r derbynnydd MT1 yng ngham 3. Cafodd manylion penodol gwrthgyrff y derbynnydd MT2 eu dilysu gan yr arbrawf blocio peptid. Mae'r canlyniadau hyn yn awgrymu y gallai'r derbynnydd MT2 fod â rôl bosibl mewn gwahaniaethu echel, cam cynnar o ddatblygiad synapse.