RESUMO
Densin is an abundant scaffold protein in the postsynaptic density (PSD) that forms a high-affinity complex with αCaMKII and α-actinin. To assess the function of densin, we created a mouse line with a null mutation in the gene encoding it (LRRC7). Homozygous knock-out mice display a wide variety of abnormal behaviors that are often considered endophenotypes of schizophrenia and autism spectrum disorders. At the cellular level, loss of densin results in reduced levels of α-actinin in the brain and selective reduction in the localization of mGluR5 and DISC1 in the PSD fraction, whereas the amounts of ionotropic glutamate receptors and other prominent PSD proteins are unchanged. In addition, deletion of densin results in impairment of mGluR- and NMDA receptor-dependent forms of long-term depression, alters the early dynamics of regulation of CaMKII by NMDA-type glutamate receptors, and produces a change in spine morphology. These results indicate that densin influences the function of mGluRs and CaMKII at synapses and contributes to localization of mGluR5 and DISC1 in the PSD fraction. They are consistent with the hypothesis that mutations that disrupt the organization and/or dynamics of postsynaptic signaling complexes in excitatory synapses can cause behavioral endophenotypes of mental illness.
Assuntos
Regulação da Expressão Gênica/genética , Transtornos Mentais/genética , Proteínas do Tecido Nervoso/metabolismo , Densidade Pós-Sináptica/metabolismo , Receptores de Ácido Caínico/metabolismo , Sialoglicoproteínas/deficiência , Actinas/metabolismo , Agressão/fisiologia , Animais , Comportamento Animal/fisiologia , Bicuculina/farmacologia , Peso Corporal/genética , Proteína Quinase Tipo 2 Dependente de Cálcio-Calmodulina/metabolismo , Células Cultivadas , Espinhas Dendríticas/metabolismo , Modelos Animais de Doenças , Embrião de Mamíferos , Endofenótipos , Comportamento Exploratório/fisiologia , Feminino , Antagonistas GABAérgicos/farmacologia , Antagonistas de Receptores de GABA-A/farmacologia , Genótipo , Proteína Glial Fibrilar Ácida/metabolismo , Glicina/farmacologia , Proteínas de Fluorescência Verde/genética , Hipocampo/citologia , Técnicas In Vitro , Inibição Psicológica , Potenciação de Longa Duração/genética , Depressão Sináptica de Longo Prazo/genética , Masculino , Potenciais da Membrana/efeitos dos fármacos , Potenciais da Membrana/genética , Memória de Curto Prazo/fisiologia , Transtornos Mentais/patologia , Camundongos , Camundongos Endogâmicos C57BL , Camundongos Knockout , Atividade Motora/genética , Força Muscular/genética , Mutação/genética , Proteínas do Tecido Nervoso/genética , Neurônios/citologia , Neurônios/efeitos dos fármacos , Técnicas de Patch-Clamp , Picrotoxina/farmacologia , Desempenho Psicomotor/fisiologia , Receptores de AMPA/genética , Receptores de Ácido Caínico/genética , Reconhecimento Psicológico/fisiologia , Teste de Desempenho do Rota-Rod , Estatísticas não Paramétricas , Fatores de TempoRESUMO
SynGAP is a Ras/Rap GTPase-activating protein (GAP) that is a major constituent of postsynaptic densities (PSDs) from mammalian forebrain. Its α1 isoform binds to all three PDZ (PSD-95, Discs-large, ZO-1) domains of PSD-95, the principal PSD scaffold, and can occupy as many as 15% of these PDZ domains. We present evidence that synGAP-α1 regulates the composition of the PSD by restricting binding to the PDZ domains of PSD-95. We show that phosphorylation by Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII) and Polo-like kinase-2 (PLK2) decreases its affinity for the PDZ domains by several fold, which would free PDZ domains for occupancy by other proteins. Finally, we show that three critical postsynaptic signaling proteins that bind to the PDZ domains of PSD-95 are present in higher concentration in PSDs isolated from mice with a heterozygous deletion of synGAP.