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突触功能丧失和记忆减退是神经退行性痴呆的主要特征。越来越多的文献指出，磷酸化激酶的失调与AD的发病机制有关，而扰动的细胞相互作用与突触丧失和记忆缺陷有关。然而，导致记忆丧失的分子基础在很大程度上仍然未知。  欢迎关注 动物神经科学与行为学 添加小编微信 18917988366 -动物行为实验仪器咨询- 在此背景下，2022年7月19日，北京大学尹玉新课题组联合宣武医院贾建平教授团队在 Cell Reports发表了题为FAM69C, a kinase critical for synaptic function and memory, is defective in neurodegenerative dementia 的研究论文，揭示了磷酸激酶——FAM69C在调控突触可塑性以及记忆衰退过程中的重要作用。
蛋白激酶通过磷酸化作用在认知功能中占有重要地位。课题组首先研究了多种激酶的组织分布，而FAM69因具有“CHRDLKPEN”这一对磷酸转移至关重要基序而被注意，且AlphaFold预测发现其具有独特的激酶结构。此外，体外激酶测定结果显示FAM69C磷酸化了底物上的苏氨酸（Thr）残基和丝氨酸（Ser）残基；WB结果显示FAM69C在人脑中以全长蛋白的形式特异性表达；免疫组化染色显示FAM69C在皮质和海马神经元、小脑浦肯野细胞以及白质胶质细胞质中呈点状；免疫荧光显示FAM69C主要定位于内质网和高尔基体；而对来自膜、内质网和线粒体的分离部分的WB分析也表明FAM69C是一种膜蛋白。这些数据表明：FAM69C作为海马和小脑中的膜蛋白，通过磷酸化Ser/Thr发挥作用。
为研究FAM69C具体功能，课题组构建了FAM69C-KO小鼠，并对其进行了单细胞RNA测序，通过联合聚类分析，发现与突触结构和功能相关的的细胞类型在FAM69C-KO小鼠的大脑中受到干扰。为了研究不同细胞类型生物途径的变化，课题组进行了基因集富集分析（GSEA），发现FAM69C缺乏导致AD、PD和亨廷顿氏病（HD）的生物过程在星形胶质细胞、神经元、少突胶质细胞和小胶质细胞中富集，表明这些细胞与神经退行性过程有关；此外，基因本体（GO）数据库注释的GSEA表明上述细胞与突触结构功能障碍有关。
为了验证单细胞RNAseq提示的突触功能障碍，课题组对两组小鼠进行了电生理记录和形态学染色，发现FAM69C-KO小鼠LTP后斜率显著降低，即其突触可塑性下降；其CA1和mPFC区域锥体神经元的棘密度显著降低，即其突触丢失。这些数据表明，FAM69C在调节突触完整性中起着重要作用。随后，课题组通过磷酸蛋白质组学分析发现了FAM69C的多种磷酸化底物与结合蛋白，且其底物涉及突触结构组成和突触传递过程。而激酶活性实验发现了FAM69C的几个磷酸化位点。 为了探究FAM69C缺陷对个体记忆的影响，课题组对两组小鼠进行了行为学测试，新物体识别测试结果显示FAM69C-KO小鼠对陌生物体的识别时间减少，且其分辨能力显著降低，暗示FAM69C缺陷损害了参考记忆；条件恐惧测试中FAM69C-KO小鼠在环境条件作用下的僵直时间显著减少，表明其海马依赖性恐惧记忆受损；而在连续家庭笼系统监视测试（continuous automated home-cage monitoring system）中，FAM69C-KO小鼠表现出比野生型小鼠更高的活跃度，这与精神障碍焦虑的表型相一致。即FAM69C缺陷将降低个体记忆能力。  动物行为分析软件推荐   
鉴于突触功能障碍和神经元丢失是神经退行性痴呆的主要特征，课题组由此研究FAM69C缺乏是否会导致细胞死亡。流式细胞术分析结果表明：FAM69C的缺失增加了基础状态下和内质网应激源thapsigargin（TG）反应下的细胞死亡。此外，而课题组通过改变两组鼠中FAM69C的激酶活性域改变变量，发现FAM69C通过激酶活性潜在地增加细胞活力并促进细胞应激抵抗。最后，课题组检测了AD患者和年龄匹配对照组海马组织中FAM69C蛋白水平，WB结果显示AD患者大脑中FAM69C水平显著降低，这进一步证明了FAM69C对细胞存活的重要意义。
总的来说，本文发现了一种丝/苏氨酸激酶——FAM69C，阐明了其在突触功能和记忆调节中的保护作用，并将其失调与神经退行性痴呆联系起来。这些发现揭示了记忆丧失的潜在机制，并提高了对神经退行性痴呆风险的预测能力。本研究还为通过FAM69C信号增强认知提供了一种潜在的治疗方法。  https:///10.1016/J.CELREP.2022.111101
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