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约翰霍普金斯大学医学院的研究人员发现了SYNGAP1基因在记忆和学习中的新作用，表明它的重要性不仅在于酶活性，还包括突触的支架功能。这一发现揭示了该基因在调节突触强度和可塑性方面的双重作用，可能会为患有与SYNGAP1突变相关的神经发育障碍的儿童提供更好的治疗方法。
约翰霍普金斯医学院的神经科学家们发现了SYNGAP1基因的一种新功能，这一发现可能对指导治疗患有SYNGAP1基因突变的儿童大脑发育障碍具有重要意义。
SYNGAP1基因是一种控制哺乳动物（包括小鼠和人类）记忆与学习的DNA序列。这项最近发表在《Science》杂志上的研究成果，为那些患有SYNGAP1突变的儿童设计治疗方法提供了新的希望。这些儿童通常会展现出智力残疾、类似自闭症的行为和癫痫等神经发育障碍。
通常，SYNGAP1基因通过编码一种类似于酶的蛋白质来发挥作用，这种蛋白质调节突触强度的变化，而突触是脑细胞之间的连接点。然而，此前科学界普遍认为SYNGAP1仅通过其酶活性来调节突触强度。
Richard Huganir博士，彭博神经科学、心理和脑科学杰出教授，以及约翰霍普金斯大学医学院所罗门·H·斯奈德神经科学系主任，他的团队在1998年首次分离出了SYNGAP1基因。Huganir表示，长期以来，人们普遍认为SynGAP蛋白的主要作用是触发调节突触强度的酶化学反应。
但是，通过深入研究SynGAP蛋白，Huganir和同事们发现了一些不寻常的现象：当SynGAP蛋白与主要的突触支架蛋白PSD-95相互作用时，它们会形成液滴。这种结构转变对于酶蛋白来说是不寻常的，这引起了研究者们的好奇。
为了探究这一现象背后的原因，Huganir、神经科学讲师Yoichi Araki以及研究团队在SYNGAP1基因的GAP区域引入了突变，这种突变能够在不影响SynGAP结构的情况下去除其酶功能。他们在神经元中进行了实验，发现即使没有酶活性，突触仍然能够正常工作，这表明SynGAP的结构特性对其功能至关重要。
进一步的基因工程实验在小鼠身上进行，结果也显示了类似的发现：即使缺乏酶活性，突触行为正常，突触可塑性没有问题，小鼠在学习和记忆方面也没有表现出困难。这表明SynGAP的结构特性足以维持正常的认知行为。
科学家们进一步分析发现，SynGAP蛋白与AMPA受体/TARP复合物（一种加强突触的神经递质蛋白）和PSD-95支架蛋白的结合存在竞争关系。在突触可塑性、学习和记忆过程中，SynGAP蛋白与PSD-95解离，离开突触，使得神经递质受体复合物能够与PSD-95结合，从而增强突触连接和脑细胞间的信号传递。
Huganir指出，SynGAP的双重功能——酶活性和支架蛋白的“交通管理”作用——对于寻找治疗与SYNGAP相关的神经发育障碍的方法至关重要。这项研究还表明，仅针对SynGAP的一种功能可能不足以产生重大治疗效果。
参考文献: “SynGAP regulates synaptic plasticity and cognition independently of its catalytic activity” by Yoichi Araki, Kacey E. Rajkovich, Elizabeth E. Gerber, Timothy R. Gamache, Richard C. Johnson, Thanh Hai N. Tran, Bian Liu, Qianwen Zhu, Ingie Hong, Alfredo Kirkwood and Richard Huganir, 1 March 2024, Science.
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