シナプス前gystroglycanピカチュリン複合体は、網膜視細胞と双極細胞の間の適切なシナプス接続を調節します

ジストログリカン（DG）は、神経筋接合後のジナプスにおけるジストロフィン - グリコタンパク質複合体（DGC）の重要な成分です。マウス網膜では、DGCは光受容細胞の前症に局在していますが、シナプス前DGCの機能はよく理解されていません。ここでは、網膜光受容体特異的DG条件付きノックアウト（DG CKO）マウスを開発および分析しました。DG CKO網膜は、振幅の減少とERG B波の長期的な暗黙の時間を示したことがわかりました。電子顕微鏡分析により、視細胞末端への双極樹状突起の陥入がDG CKO網膜に乱れていることが明らかになりました。DG CKO網膜では、網膜のDGリガンドであるピカチュリンは、光受容体シナプスで著しく減少します。興味深いことに、ピカチュリン（ - / - ）網膜では、リボンシナプス末端のDGシグナルが大幅に減少し、光受容体シナプス末端でのDGのシナプス前蓄積にピカチュリンが必要であり、ピカチュリンの蓄積にDGが必要であることを示唆しています。さらに、ピカチュリンの過剰発現は、細胞表面にDGピカチュリン複合体の形成とクラスタリングを誘導することがわかりました。オリゴマー化とDGとの相互作用に不可欠なピカチュリンのラミニンGリピートは、DGピカチュリン複合体のクラスタリングにも不可欠でした。これらの結果は、ピカチュリンのオリゴマー化とDGとの相互作用により、光受容体シナプス末端のシナプス表面にDGアセンブリを引き起こすことを示唆しています。我々の結果は、光受容体末端でのピカチュリンとDGとのシナプス前相互作用が、適切な光受容体リボンシナプス構造の形成と正常な網膜電気生理学の両方に不可欠であることを明らかにしています。

Dystroglycan (DG) is a key component of the dystrophin-glycoprotein complex (DGC) at the neuromuscular junction postsynapse. In the mouse retina, the DGC is localized at the presynapse of photoreceptor cells, however, the function of presynaptic DGC is poorly understood. Here, we developed and analyzed retinal photoreceptor-specific DG conditional knock-out (DG CKO) mice. We found that the DG CKO retina showed a reduced amplitude and a prolonged implicit time of the ERG b-wave. Electron microscopic analysis revealed that bipolar dendrite invagination into the photoreceptor terminus is perturbed in the DG CKO retina. In the DG CKO retina, pikachurin, a DG ligand in the retina, is markedly decreased at photoreceptor synapses. Interestingly, in the Pikachurin(-/-) retina, the DG signal at the ribbon synaptic terminus was severely reduced, suggesting that pikachurin is required for the presynaptic accumulation of DG at the photoreceptor synaptic terminus, and conversely DG is required for pikachurin accumulation. Furthermore, we found that overexpression of pikachurin induces formation and clustering of a DG-pikachurin complex on the cell surface. The Laminin G repeats of pikachurin, which are critical for its oligomerization and interaction with DG, were essential for the clustering of the DG-pikachurin complex as well. These results suggest that oligomerization of pikachurin and its interaction with DG causes DG assembly on the synapse surface of the photoreceptor synaptic terminals. Our results reveal that the presynaptic interaction of pikachurin with DG at photoreceptor terminals is essential for both the formation of proper photoreceptor ribbon synaptic structures and normal retinal electrophysiology.