2021年9月17日⬆️，EON体育4吳強團隊在Journal of Molecular Cell Biology (JMCB)上發表了題為"Pyk2 suppresses contextual fear memory in an autophosphorylation-independent manner"的研究成果，發現Pyk2的非自磷酸化依賴的功能調節基因表達、樹突和樹突棘的形態建成、以及場景關聯的恐懼記憶。

如果把大腦比作星空🚵🏼‍♂️，那麽大腦中的神經元就是星空中的點點繁星。人的大腦擁有約860億個神經元，神經元和神經元之間通過突觸進行連接和溝通✡︎，形成一個高度復雜又精密無比的神經網絡。如何確保每個神經元處於正確的位置、與正確的神經元形成連接，對於神經網絡的高效運轉尤為重要💇‍♀️。

在小鼠中💆🏼‍♂️，58個原鈣粘蛋白基因形成三個串聯排布的基因簇🚶‍♀️：Pcdhα、Pcdhβ🦹🏼‍♂️、Pcdhγ🧗🏼‍♀️♑️，其中Pcdhα👨‍🍼、Pcdhγ由可變外區顯子和恒定區外顯子編碼🧖🏻，而Pcdhβ只由可變區外顯子編碼，它們主要表達在大腦中🍡，在大腦神經網絡的特異性連接中起到重要作用（圖1A）。原鈣粘蛋白的表達受增強子的調控，CTCF/cohesin通過染色質環擠出方式介導啟動子和增強子的遠程互作，使得單個神經元能夠選擇性表達不同組合的原鈣粘蛋白質群，形成單個神經元特異性的身份標簽密碼（圖1B）。每個神經元通過不同的身份標簽識別“自我”和“非我”🤘🏽，進而確保神經元之間能夠正確的形成連接（圖1C）⛄️。

圖1. 原鈣粘蛋白的多樣性以及Pyk2🤌🏻、WAVE信號軸介導的細胞骨架動態變化調節樹突的自我回避和樹突棘的形態發生

Pcdhα、Pcdhγ的下遊信號分子Pyk2👒，是一個非受體酪氨酸蛋白激酶，主要表達於成年小鼠的海馬中💨。Pcdhα/γ、Pyk2-Rac1🙌🏼、WAVE的信號網路介導神經元的自我避免🧏🏽‍♀️、樹突和樹突棘的形態建成、以及神經元遷移過程（圖1C）🫄🏽。此外，Pyk2被證明調節LTP和LTD的形成過程，以及參與調節阿爾茨海默病的發生🧖‍♂️✍🏼。雖然諸多研究都表明Pyk2對於學習和記憶十分重要🍴，但使用活體小鼠進行的研究證據比較缺乏。

團隊利用CRIPSR-Cas9系統構建Pyk2的基因敲出小鼠模型，然後通過水迷宮實驗和條件恐懼實驗發現Pyk2-/-小鼠具有增強的場景關聯的恐懼記憶，Pyk2具有抑製場景關聯恐懼記憶的功能；然後，重新在海馬中引入Pyk2能夠挽救基因敲除的表型；更進一步地利用自磷酸化位點突變的Pyk2Y402F小鼠進行行為學實驗，發現Pyk2抑製場景關聯的恐懼記憶不依賴其自磷酸化活性🏃‍♀️‍➡️🏊🏻‍♂️；通過高通量技術分析發現，Pyk2敲除導致IEG基因的表達增強👩🏽‍🏭；最後分析Pyk2-/-和Pyk2Y402F小鼠中神經元的樹突和樹突棘形態變化發現🙂‍↕️，Pyk2-/-具有更復雜的樹突形態，更高的樹突密度、以及更多的更加穩定的蘑菇型樹突棘。

圖2. Pyk2抑製場景關聯恐懼記憶的分子機製

綜上所述，Pyk2通過不依賴自磷酸化的方式🈲，調節基因表達、樹突和樹突棘的動態變化💁🏻‍♀️，最終抑製小鼠的場景關聯的恐懼記憶（圖2）♡🧙🏽‍♀️。本研究闡明了Pyk2在場景關聯恐懼記憶中的潛在機理，豐富了學習和記憶形成的調節網絡，為進一步研究原鈣粘蛋白、Pyk2信號軸關聯的精神疾病（如阿爾茨海默病）和恐懼疾病（如PTSD）的病理機製提供參考意義。

EON体育4平台博士生鄭金為本項研究成果的第一作者，系統生物醫學研究院索倫、周雨瀟🙍🏽‍♂️、賈麗玲為共同第一作者🧼，吳強👩🏻‍🦰、索倫為共同通訊作者。本研究得到國家科技部⛹🏿‍♀️、基金委和上海市科委的資助😄。多年來🧑🏻‍🎓，EON体育4平台和系統生物醫學研究院探索多樣化的研究生聯合培養模式，為我國生命科學事業發展積極貢獻科研力量。

論文鏈接🦶：https://doi.org/10.1093/jmcb/mjab057