定義されたグリシン受容体サブユニットの組み合わせを組み込むグリシン作動性シナプスの機能的再構成

グリシン受容体（GLYR）塩化物チャネルは、脊髄と脳幹の高速抑制性神経伝達を媒介します。4つのGlyrサブユニット（α1-3、β）がヒトで特定されており、その微分解剖学的分布は、独自の生理学的および薬理学的特性を備えたシナプスアイソフォームの多様性の根底にあります。これらの特性の理解を改善するために、目的のglyrサブユニットとシナプス促進分子であるニューロリジン-2aを発現する培養脊髄ニューロンとHEK293細胞間の組換えシナプスの形成を誘導しました。このように形成されたヘテロシナプスでは、組換えα1βおよびα3βが媒介する高速減衰抑制性シナプス後電流（IPSC）を媒介したのに対し、α2βはゆっくり減衰IPSCを媒介しました。これらの結果は、ネイティブシナプスおよび単一チャネルの運動研究から利用可能な断片的な情報と一致しています。シナプスでのGlyrsを局在化するためにβサブユニットの取り込みが不可欠であると考えられているため、α1-3ホモマーがα2βおよびα3βヘテロマーのみのIPSCの上昇と減衰時間を加速するβサブユニット取り込みを伴う堅牢なIPSCをサポートしたことに驚きました。最後に、α1（D80A）βおよびα1（A52S）βグリアを組み込んだヘテロシナプスは、これらの突然変異のホモジー剤のネイティブシナプスで記録されたものによく似た加速IPSC減衰率を示し、私たちの技術の追加の検証を提供しました。グリシン作動性ヘテロシナプスは、現実的なシナプス活性化条件下での定義されたGLYRサブユニットの組み合わせに対する薬物、遺伝性疾患の変異、またはその他の介入の影響を評価するのに役立つはずです。

Glycine receptor (GlyR) chloride channels mediate fast inhibitory neurotransmission in the spinal cord and brainstem. Four GlyR subunits (α1-3, β) have been identified in humans, and their differential anatomical distributions underlie a diversity of synaptic isoforms with unique physiological and pharmacological properties. To improve our understanding of these properties, we induced the formation of recombinant synapses between cultured spinal neurons and HEK293 cells expressing GlyR subunits of interest plus the synapse-promoting molecule, neuroligin-2A. In the heterosynapses thus formed, recombinant α1β and α3β GlyRs mediated fast decaying inhibitory postsynaptic currents (IPSCs) whereas α2β GlyRs mediated slow decaying IPSCs. These results are consistent with the fragmentary information available from native synapses and single channel kinetic studies. As β subunit incorporation is considered essential for localizing GlyRs at the synapse, we were surprised that α1-3 homomers supported robust IPSCs with β subunit incorporation accelerating IPSC rise and decay times in α2β and α3β heteromers only. Finally, heterosynapses incorporating α1(D80A)β and α1(A52S)β GlyRs exhibited accelerated IPSC decay rates closely resembling those recorded in native synapses from mutant mice homozygous for these mutations, providing an additional validation of our technique. Glycinergic heterosynapses should prove useful for evaluating the effects of drugs, hereditary disease mutations or other interventions on defined GlyR subunit combinations under realistic synaptic activation conditions.