来源：上海交大            作者：生物谷          时间：2021-09-20

上海交通大学吴强团队在Journal of Molecular Cell Biology （JMCB）上发表了题为"Pyk2 suppresses contextual fear memory in an autophosphorylation-independent manner"的研究成果，发现Pyk2的非自磷酸化依赖的功能调节基因表达、树突和树突棘的形态建成、以及场景关联的恐惧记忆。

如果把大脑比作星空，那么大脑中的神经元就是星空中的点点繁星。人的大脑拥有约860亿个神经元，神经元和神经元之间通过突触进行连接和沟通，形成一个高度复杂又精密无比的神经网络。如何确保每个神经元处于正确的位置、与正确的神经元形成连接，对于神经网络的高效运转尤为重要。

在小鼠中，58个原钙粘蛋白基因形成三个串联排布的基因簇：Pcdhα、Pcdhβ、Pcdhγ，其中Pcdhα、Pcdhγ由可变外区显子和恒定区外显子编码，而Pcdhβ只由可变区外显子编码，它们主要表达在大脑中，在大脑神经网络的特异性连接中起到重要作用（图1A）。原钙粘蛋白的表达受增强子的调控，CTCF/cohesin通过染色质环挤出方式介导启动子和增强子的远程互作，使得单个神经元能够选择性表达不同组合的原钙粘蛋白质群，形成单个神经元特异性的身份标签密码（图1B）。每个神经元通过不同的身份标签识别“自我”和“非我”，进而确保神经元之间能够正确的形成连接（图1C）。

Pcdhα、Pcdhγ的下游信号分子Pyk2，是一个非受体酪氨酸蛋白激酶，主要表达于成年小鼠的海马中。Pcdhα/γ、Pyk2-Rac1、WAVE的信号网路介导神经元的自我避免、树突和树突棘的形态建成、以及神经元迁移过程（图1C）。此外，Pyk2被证明调节LTP和LTD的形成过程，以及参与调节阿尔茨海默病的发生。虽然诸多研究都表明Pyk2对于学习和记忆十分重要，但使用活体小鼠进行的研究证据比较缺乏。

团队利用CRipsR-Cas9系统构建Pyk2的基因敲出小鼠模型，然后通过水迷宫实验和条件恐惧实验发现Pyk2-/-小鼠具有增强的场景关联的恐惧记忆，Pyk2具有抑制场景关联恐惧记忆的功能；然后，重新在海马中引入Pyk2能够挽救基因敲除的表型；更进一步地利用自磷酸化位点突变的Pyk2Y402F小鼠进行行为学实验，发现Pyk2抑制场景关联的恐惧记忆不依赖其自磷酸化活性；通过高通量技术分析发现，Pyk2敲除导致IEG基因的表达增强；最后分析Pyk2-/-和Pyk2Y402F小鼠中神经元的树突和树突棘形态变化发现，Pyk2-/-具有更复杂的树突形态，更高的树突密度、以及更多的更加稳定的蘑菇型树突棘。