Nature：亚细胞蛋白组学技术揭示星形胶质细胞SAPAP3 蛋白调控强迫症

星形胶质细胞是大脑重要的胶质细胞，通过释放神经递质调控神经元活性，也可通过吞噬作用调控突触发育过程。星形胶质细胞的脚板是血脑屏障的关键单元结构，在神经元血管互作中发挥重要作用。

纹状体是基底神经节中最大的核团，调控运动、动机、奖赏、情绪等多个功能。SAPAP3 蛋白是SAPAP蛋白家族唯一在纹状体内富集表达的蛋白，与强迫症的发病密切相关，SAPAP3 敲除小鼠存在强迫症样的焦虑行为和重复刻板行为。

2023年4月12日加州大学Baljit S. Khakh研究团队在Nature杂志上发表文章揭示了星形胶质细胞来源的SAPAP3参与调控强迫症样行为。

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神经元和星形胶质细胞亚细胞

结构成分的蛋白质组学分析

研究人员通过生物连接酶和病毒载体工具特异性分别标记神经元的胞质和细胞膜部分、星形胶质细胞的胞质和细胞质膜部分，随后进行蛋白质组学分析，在胞质区域神经元共存在580种蛋白，星形胶质细胞存在510种蛋白，其中共同表达208种蛋白；在细胞质膜部分神经元共存在1902种蛋白，星形胶质细胞存在526种蛋白，其中共同表达262种蛋白。

图1：神经元和星形胶质细胞亚细胞结构成分蛋白质组学分析

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星形胶质细胞SAPAP3 蛋白的互作蛋白分析

他们进一步对星形胶质细胞的细胞质膜、脚板、分支、精细结构等亚结构进行蛋白质组学分析，发现了3278种蛋白，比以往采用荧光活化细胞分选技术所揭示的蛋白多出一倍。此外，根据蛋白质互作方式，发现星形胶质细胞中几百个之前未被研究的蛋白，其中包括Dlgap3基因编码的SAPAP3 蛋白。

研究人员发现SAPAP3 蛋白富集存在于神经元细胞质膜中和星形胶质细胞质膜和分支中。进一步发现星形胶质细胞SAPAP3 蛋白主要与谷氨酸摄取和肌动蛋白细胞骨架相关的蛋白发生互作，其中EZR是星形胶质细胞精细分支中的一种结构蛋白，GLT1是星形胶质细胞的主要谷氨酸转运体。

图2：星形胶质细胞SAPAP3 蛋白的互作蛋白分析

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星形胶质细胞SAPAP3 蛋白调控强迫症行为

出生后4周SAPAP3 敲除小鼠分别接受特异性过表达神经元SAPAP3或特异性过表达星形胶质细胞SAPAP3的病毒注射半年后，行为学实验发现这两种干预方式均能明显改善SAPAP3 敲除小鼠的重复刻板行为，过表达神经元SAPAP3能够缓解焦虑样行为，但过表达星形胶质细胞SAPAP3并不能发挥这种作用。

免疫荧光实验发现SAPAP3 敲除小鼠纹状体ΔFosB阳性神经元的数量明显增加，表明神经元活性增加。此外，SAPAP3 敲除小鼠纹状体SAPAP3-EZR，SAPAP3-GLT1蛋白的互作作用减弱，过表达神经元或星形胶质细胞SAPAP3均能明显降低神经元ΔFosB的表达，并增加SAPAP3-EZR，SAPAP3-GLT1蛋白的互作作用。

图3：星形胶质细胞SAPAP3 蛋白调控强迫症行为

总结

本文通过蛋白组学技术揭示了神经元和星形胶质细胞的细胞质和质膜等亚细胞结构中蛋白表达的差异性，并进一步揭示了星形胶质细胞多个亚细胞结构中富集表达的蛋白。基于这些组学数据，他们关注与强迫症密切相关的SAPAP3蛋白，发现星形胶质细胞SAPAP3蛋白参与强迫症的发生。

原始出处：

Soto， J.S.， Jami-Alahmadi， Y.， Chacon， J. et al. Astrocyte–neuron subproteomes and obsessive–compulsive disorder mechanisms. Nature (2023). https：//doi.org/10.1038/s41586-023-05927-7.