本期向大家介绍一篇最近在Mol Psychiatry发表的一篇关于鉴定Neurensin-2为一种新的情感行为调节因子的文章，文章题目：‘Identification of Neurensin-2 as a novel modulator of emotional behavior’，DOI：10.1038/s41380-021-01058-5，影响因子：12.384，通讯作者：Yotam Sagi，ysagi@rockefeller.edu（Laboratory for Molecular and Cellular Neuroscience, The Rockefeller University）。

一、背景介绍

大脑中的海马体被认为是处理记忆和情感的关键脑区。海马体中的cholecystokinin-expressing（CCK）细胞和parvalbumin-expressing（PV）细胞均属于gama-氨基丁酸能（GABAergic）中间神经细胞，对抑郁症行为起调控作用。SMARCA3蛋白是一种染色质重塑因子（chromatin-remodeler factor），具有DNA分子修复和基因转录调节等功能，但科学家仍然不清楚受SMARCA3调控的具体有哪些基因以及其在情感行为中发挥的生物学功能。Neurensin-2是一种神经细胞特异性表达的囊泡蛋白，与胞内蛋白运输相关。本研究通过基因敲除和过表达，qPCR，小鼠行为实验，生物信息学，细胞电生理，Co-IP等实验技术，发现：SMARCA3可以抑制Neurensin-2的表达；Neurensin-2表达水平下降伴随着小鼠抗压能力增强，反之则伴随着抑郁症行为的增加。

二、结果展示

1. 敲除CCK细胞中的SMARCA3导致了情感行为的缺陷

作者为了研究SMARCA3在在海马体中起到的作用，首先用核糖体亲和纯化(TRAP)技术，分析其在多种海马体细胞中的表达水平，结果显示SMARCA3在CCK和PV中间神经元（均为海马体中的神经细胞）中有较高的表达水平。

接着作者为了探讨SMARCA3对情感行为的影响，分别敲除小鼠CCK和PV中间神经元中SMARCA3的编码基因（Hltf），然后用基因敲除小鼠（cKO-CCK或cKO-PV小鼠）做抑郁相关的行为学实验，结果显示只有cKO-CCK小鼠有明显的抑郁症行为（图1a-d），说明只有CCK细胞中的SMARCA3起到抗抑郁行为的作用。另外还在cKO-CCK小鼠中发现了焦虑行为。

图1a-b

2. SMARCA3调节CCK细胞上AMPAR（一种兴奋性神经递质受体）介导的电信号

作者运用TRAP，RNA-seq，pathway analysis和电生理等研究技术，发现SMARCA3是通过调节胞吞过程来调控CCK神经细胞AMPAR电信号的（图1e-i）。在cKO-CCK小鼠中，CCK细胞上由AMPAR介导的的微小突触后膜电流被观察到明显的电流频率和幅度的下降（图1j-l）。

图1e-i

图1j-l

3. SMARCA3抑制Neurensin-2的表达水平

在此研究的所有被测基因中，编码Neurensin-2的基因Nrsn2是受到SMARCA3调控最明显的基因（图2a，b）。从qPCR实验结果看出cKO-CCK小鼠中的Nrsn2转录水平上调，说明SMARCA3抑制Nrsn2的转录（图2c）。

另外作者对比了几种海马体细胞内Nrsn2的转录水平，结果显示Nrsn2在CCK和PV细胞中的转录水平明显高于其它细胞（图2d），并且免疫组化结果也展示了Neurensin-2在这两种细胞中的特异性表达（图2e，f）。蛋白印记实验表明Neurensin-2蛋白水平在cKO-CCK小鼠中上调（图2g）。

图2

4. 慢性压力抑制了SMARCA3表达从而使Nerrensin-2表达水平上升

作者通过对小鼠施加慢性社会压力（chronic social defeat stress paradigm），研究了慢性压力对SMARCA3-Neurensin-2-AMPAR通道的影响。蛋白印记结果显示压力敏感型（stress-sensitive）小鼠的SMARCA3表达水平下降（图3b），而Neurensin-2表达水平上升（图3c），此结果支持了在抑郁症（压力诱导）个体中，SMARCA3-Neurensin-2-AMPAR通道被抑制的观点。此外，压力敏感型小鼠与上述cKO-CCK小鼠的电生理结果相符（图3d-f，图1j-l）。

另外，从ATAC-seq实验结果看出，Nrsn2基因的染色质开放性在cKO-CCK和对照组小鼠中没有明显差异，说明SMARCA3对Neurensin-2的抑制表达作用是间接性的，而非直接调控Nrsn2基因转录（图3g-j）。

图3

5. Neurensin-2水平调节抑郁症行为

为了研究Neurensin-2水平与抑郁症行为的关系，作者过表达或敲除小鼠海马齿状回区域CCK细胞的Nrsn2基因（图4a，b，i），然后采取多种行为学实验测试小鼠的抑郁或焦虑症行为，结果显示阻断Neurensin-2表达可以增强小鼠对慢性压力的抵抗力，而增加其表达量会导致抑郁症行为（图4a-n）。

图4

6. Neurensin-2通过结合突触后膜蛋白来调节AMPAR介导的电信号

作者利用免疫共沉淀（Co-IP）和GO功能注释分析，确定Neurensin-2与胞吞性囊泡结合然后作用于突触后膜蛋白（图5a，b）。Co-IP结果显示与Neurensin-2相结合的突触后膜蛋白主要有Clathrin HC，VPS37b，Homer3和Arpc1b（图5c）。活细胞成像结果显示了Neurensin-2与胞吞性囊泡蛋白的共定位（图5d，e），说明Neurensin-2在突触后膜蛋白的胞吞过程中起作用。

另外，蛋白印迹结果显示Neurensin-2 KO小鼠中的AMPA受体亚基和Homer1（一种调节AMPA受体胞吞过程的蛋白）的表达量相对于对照组明显增加（图5f-h），说明Neurensin-2参与AMPA受体数量的动态调控（与神经可塑性有关）。

最后，作者通过电生理实验证明过表达Neurensin-2使海马体齿状回区域CCK细胞上的电流幅度增加（图5i-k），敲除Neurensin-2使小脑浦肯野细胞（一种电传导性较强的神经细胞）电流幅度和频率均降低（图5l-n）。

图5

研究意义与前景

1.此研究发现了一种可以调控抑郁症行为的新型细胞特异性分子——Neurensin-2，为开发新的抗抑郁药物提供了新的潜在靶点。

2.根据研究结果推断Neurensin-2有可能是通过对海马体CCK神经细胞上AMPA受体数量的动态调控，从而影响神经细胞可塑性与动物情感相关的行为。

3.研究中涉及到的GABAergic中间神经细胞在多种神经疾病中发挥着关键作用，如自闭症，精神分裂症，癫痫，记忆损伤等。