利福尼亚大学生物医学科学家Riverside已确定了β-抑制蛋白与短时记忆间的新关联，此新关联能为神经疾病尤其是老年痴呆症的治疗方法打开一扇新大门。
β-抑制蛋白在机体包括海马细胞在内的各种细胞中均有表达，其中海马是涉及学习与短时记忆形成的大脑区域。β-抑制蛋白，若缺失了则损伤小鼠正常学习，此蛋白是许多大脑中支持神经元间联接的"绞手架蛋白"之一。
当我们大脑发育时，名为突触的新联接就在神经元间形成了。在海马中，突触形成是一个连续的过程。当我们学习新事物时，新联接便形成，并且一些旧联接通过一个名为长时程增强(LTP)的过程而变得更强。但是，因为大脑容量有限，其他的旧联接通过一个名为长时程抑制（LTD）的过程必须解开以便形成新突触。
研究人员上周在期刊 Proceedings of the National Academy of Sciences 上在线报道，β-抑制蛋白通过调节"肌动蛋白细胞骨架"在突触联接与LTD的可塑性中发挥重要作用，肌动蛋白细胞骨架即形成神经元"骨架"的动态丝状蛋白网络，并参于形成新突触联接与解开旧突触联接。
"在一些象老年痴呆症一样的病理情况下，旧突触联接丧失远远超过新突触联接形成，这导致突触整体丧失和短时记忆丧失"， 该研究的主要作者、生物医学科学副教授Iryna M. Ethell说，"我们在小鼠上所做的工作表明，如果把β-抑制蛋白从神经元中移除，突触的这种丧失就被阻止。但是，我们也知道β-抑制蛋白是正常学习与记忆所必需的，所以必需建立一种精细平衡。这个平衡在将来通过医疗用药可很容易达成"。 这是研究人员首次随时随地将β-抑制蛋白联系老年痴呆症和学习/记忆。
Ethell解释说，β-抑制蛋白作为供应给控制木偶（神经元间联接）操纵线的木偶操纵者（肌动蛋白细胞骨架）的能量而被可视化。因为发生的正常学习，木偶操纵者需要以特定指令移动操纵线。但在老年痴呆患者中，这种能量供应过度激活，且操纵线以一种导致操纵线断裂（突触丧失）和木偶崩溃的紊乱形式牵拉。虽然β-抑制蛋白移除可阻止这种崩溃，β-抑制蛋白的完全丧失将意味着木偶根本无运动（也就是大脑中无学习），这同样地不是我们所希望的。
"因此，β-抑制蛋白活性的选择性调节是部分减少突触分解所必需的"， Ethell实验室博士后工作人员、此论文第一作者 Crystal G. Pontrello说，"理想地说，你所想要的就是只清除一些无用的旧突触联接，以便有空间制造新联接"。
Ethell 和 Pontrello也加入了加州大学河滨分校Min-Yu Sun, Alice Lin, Todd A. Fiacco和 Kathryn A. DeFea的研究。
此项研究由NIH授与Ethell的资助所支持。（生物谷bioon.com）
doi:10.1073/pnas.1118803109
PMC:
PMID:
Cofilin under control of β-arrestin-2 in NMDA-dependent dendritic spine plasticity, long-term depression (LTD), and learning
C. G. Pontrello, M.-Y. Sun, A. Lin, T. A. Fiacco, K. A. DeFea, I. M. Ethell
Abstract Dendritic spines are dynamic, actin-rich structures that form the postsynaptic sites of most excitatory synapses in the brain. The F-actin severing protein cofilin has been implicated in the remodeling of dendritic spines and synapses under normal and pathological conditions, by yet unknown mechanisms. Here we report that β-arrestin-2 plays an important role in NMDA-induced remodeling of dendritic spines and synapses via translocation of active cofilin to dendritic spines. NMDAR activation triggers cofilin activation through calcineurin and phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)-mediated dephosphorylation and promotes cofilin translocation to dendritic spines that is mediated by β-arrestin-2. Hippocampal neurons lacking β-arrestin-2 develop mature spines that fail to remodel in response to NMDA. β-Arrestin-2-deficient mice exhibit normal hippocampal long-term potentiation, but significantly impaired NMDA-dependent long-term depression and spatial learning deficits. Moreover, β-arrestin-2-deficient hippocampal neurons are resistant to Aβ-induced dendritic spine loss. Our studies demonstrate unique functions of β-arrestin-2 in NMDAR-mediated dendritic spine and synapse plasticity through spatial control over cofilin activation.
