MT2 reseptörü, esas olarak melatonin etkilerine aracılık eden G proteini bağlantılı bir reseptör türüdür. Yaşlılarda demansın en sık nedeni olan Alzheimer hastalığı da dahil olmak üzere birçok nörolojik bozuklukta melatonin/MT2 sinyal eksikliği bulunmuş dır, bu da MT2 reseptörunun korunmasının bu nörolojik bozukluklara faydalı olabileceğini düşündürmektedir. Bununla birlikte, MT2 reseptörü bilişe bağlı sinaptik plastisiteye bağlayan doğrudan kanıtlar belirlenmeye devam etmektedir. Burada, MT2 reseptörünün, ancak MT1 reseptörünün değil, aksionogenez için gerekli olduğunu bildiriyoruz.tüp bebekvein vivo. MT2 reseptör nakavt farelerinde, MT2-shRNA elektroporlu beyin dilimlerinde veya MT2 reseptör seçici antagonist ile tedavi edilen primer nöronlarda akson oluşumunun geri zekalı olduğunu görüyoruz. MT2 reseptörün aktivasyonu, merkezi nöronlarda uyarıcı sinaptik iletimde bir gelişme ile ilişkili olan aksonogenezleri teşvik eder. MT2 reseptörlerinin aşağı akış sinyal bileşenleri Akt/GSK-3'den oluşurβ/CRMP-2 basamaklı. MT2 reseptör C-terminal motifi doğrudan Akt'a bağlanır. MT2 reseptörünün inhibisyonu veya MT2 reseptörü-Akt bağlanmasının bozulması aksonogenez ve sinaptik iletimi azaltır. Verilerimiz MT2 reseptörlerinin Akt/GSK-3'ü aktive ettiğini gösteriyorβ/CRMP-2 sinyalizasyonu ve merkezi nöronlarda fonksiyonel aksonogenez ve sinaptik oluşuma aracılık etmek için gerekli ve yeterlidir.
Sinaptik devreler, fonksiyonel aksonogenezin kritik bir adım olduğu akson-dendritik, akson-somatik veya akson-aksonal temas alanlarında kurulur. Aksonogenez, sitoskeletal yeniden düzenleme, lokal protein bozulması ve difüzyonel bariyerler içeren birçok hücre içi sinyal tarafından düzenlenebilir. Ek olarak, merkezi nöronlarda akson rehberliğinde ve sinaptik oluşumda çeşitli hücre dışı nörotrofik faktörlerin ve hormonların da rolü olduğu gösterilmiştir. Bugüne kadar, melatonin ve reseptörlerinin aksonogenezdeki rolü belirsizliğini korumaktadır. Melatonin biyolojik fonksiyonlarının çoğu, iki reseptör, MT1 ve MT2 reseptörleri tarafından aracılık edilir, her ikisi de G protein bağlantılı reseptör (GPCR) alt familyasına aittir ve merkezi sinir sistemi (CNS) boyunca yaygın olarak ifade edilir. Melatonin yanıt olarak MT2 reseptör aktivasyonu sirkadiyen ritimleri kontrol etmek ve yavaş dalga uykunun düzenlenmesi için kritik öneme sahiptir. İlk çalışmalar, MT2 reseptörünün retinadaki aktivasyonunun dopamin salınımını azalttığını, dopamin ise embriyonik gelişim sırasında büyüme koni hareketliliğini ve neurit büyümesini inhibe ettiğini ve MT2 reseptörün fonksiyonel aksonogeneze dahil olduğunu göstermiştir. MT2 geninin eksik ekspresyonu olan mutant farelerde, uyarıcı sinaptik iletimin uzun süreli potansiyasyonunun (LTP) indüksiyonu bozulur ve bu bozukluk öğrenmedeki eksikliklerle yakından ilgilidir. Hipokampusta, MT2 reseptörü, sinaptik iletimde yer alan GABAA reseptör aracılı akımı inhibe eder. Alzheimer hastalığında, MT2 reseptörunun ekspresyozu, özellikle hipokampusta önemli ölçüde azalır. MT2 reseptörüNÜN kısmi bir agonisti olan UCM765, yükseltilmiş bir artı labirent testinin açık kolunda harcanan zamanı artırarak ve yeni bastırılmış beslenme testinde yeni bir ortamda yemek yeme gecikmesini azaltarak anksiyoksilitik benzeri özellikler sergiler ve anksiyetedeki rolünü önerir. Bu bulgular birlikte, MT2 reseptörünün melatonin önemli biyolojik işlevlerinden biri olan öğrenme ve hafıza oluşumuna aracılık eden sinyal basamaklarını birbirine bağladığını göstermektedir; ancak bu bağın altında kalan hücresel ve moleküler olaylar henüz tespit edilememektedir.
Ayrışmış hipokampal nöronlar genellikle mükemmel olarak kullanılmıştır.tüp bebekhipokampal nöronların morfolojik, fonksiyonel ve moleküler özelliklerini korudukları için akson gelişimi ve sinaptik iletim çalışmasında modelin vivo.Ayrışmış hipokampal nöronlarda, akson oluşumu ve olgunlaşma için geçiş aşağıdaki beş aşamayı içerir: evre 1 nöronlar (kaplamadan sonra ~ 2 ila 4 h) evre 2'de birkaç olgunlaşmamış kısa nötrere (~ 12 ila 24 saat) gelişen bol miktarda lamellipodia ve filopodia gösterir; polarizasyon, tek bir neuritin akson olmak için hızlı bir uzama başlattığı ve diğerlerinin dendritik kimlik edindiği aşama 3'te (~24 ila 48 saat) meydana gelir; evre 4 (~3–4 gün) akson ve dendritlerin hızlı büyümesi ile karakterizedir; ve 5. aşamada (7 gün sonra), akson ve dendritlerin olgunlaşması fonksiyonel sinaps oluşumu için gereklidir. Bu çalışmada, fonksiyonel aksonogenezde MT2 reseptörü için yeni bir rol belirledik ve MT2 reseptörunun aktivasyonunun fonksiyonel aksonogenez ve merkezi nöronlarda sinaptik iletim için çok önemli olduğunu gösterdik. Floresan rezonans enerji transferi (FRET) görüntülemesini peptit bloke edici tahlillerle birlikte kullanarak, Akt'ı etkileşime giren bir ortak ve MT2 reseptörünün bir alt tabakası olarak tanımladık. MT2 reseptör-Akt sinyal basamaklarının aktivasyonu hipokampusta fonksiyonel sinaps oluşumunu teşvik ederken, MT2 reseptörün inhibisyonu aksonogenez ve sinaptik iletimi tutuklar. MT2 reseptörunun öğrenme ve hafıza üzerindeki etkileri göz önüne alındığında, MT2 reseptör-Akt sinyalinin hedeflenmesi, fonksiyonel sinaptik devre montajını uyarmak için uygulanabilir bir strateji olabilir.
Polarize aksonlarda MT2 reseptör birikimi
MT1 ve MT2 reseptörlerinin akson gelişimindeki rolünü araştırmak için, ilk olarak MT1 reseptörü veya MT2 reseptörü ve nörona özgü sınıf III olan Tuj1 için birlikte immünostain yaparak ayrışmış sıçan hipokampal nöronlarında hücresel lokalizasyonlarını ölçtük.β-tübulin. MT2 reseptörün evre 2 nöronlarda uç zenginleştirmeli tüm nötritler üzerinde eşit olarak dağıtıldığını, güçlü bir floresan sinyalinin ise sadece polarize akson ucunda tespit edildiğini ancak evre 3 nöronlardaki dendritlerde tespit edildiğini bulduk. Nicel analiz, MT2 reseptörünün evre 2 nöronlarındaki neurit uçlarında farklı olarak zenginleştiğini, evre 3 nöronlarda ise MT2 reseptörün daha özel akson uç zenginleştirmesi gözlendiğini göstermiştir. MT1 reseptörü evre 2'de MT2 reseptörüne benzer bir dağılım gösterdi, ancak evre 3'te MT1 reseptöründe polarize bir dağılım saptanmedi. MT2 reseptör antikorunun özgüllüğü peptit blokajı deneyi ile doğrulandı. Bu sonuçlar, MT2 reseptörün sinaps gelişiminin erken bir aşaması olan akson farklılaşmasında potansiyel bir role sahip olabileceğini göstermektedir.