巴松管突触前 CYTOMATIRX 蛋白

神经元突触的突触前末端和突触后隔室均包含位于突触膜下方的高度特化的细胞骨架。突触前神经末梢是调节神经递质释放的主要部位。活动区是突触前质膜的区域，突触小泡停靠、融合和释放神经递质。Piccolo（PCLO; 604918 ）是一种 420 kD 的蛋白质，是突触前细胞基质的一个组成部分。汤姆迪克等人（1998）在小鼠中分离出一种大（大于 400 kD）蛋白质，该蛋白质也存在于大鼠脑突触的突触前区室中。他们将蛋白质命名为巴松管，因为它与 Piccolo 一起，是参与协调神经末梢事件的突触前蛋白质集合的一部分。巴松管存在于海马神经元的轴突末端，高度集中在活动区附近。Piccolo 具有相似的分布，并与培养的海马细胞中的巴松管共定位。汤姆迪克等人（1998）提出巴松管可能参与神经递质释放部位的细胞基质组织。

通过与高密度 cDNA 过滤器的差异杂交，Hashida 等人（1998）在多系统萎缩（MSA）患者中发现了表达模式改变的人类额叶 cDNA，这是一种散发性进行性神经退行性疾病。一个在 MSA 小脑中表达升高 2 倍的部分 cDNA 编码了一种被作者命名为 ZNF231（锌指蛋白-231）的蛋白质。通过筛选具有部分 cDNA 的其他文库，他们组装了全长 ZNF231 cDNA。预测的 3,926 个氨基酸的蛋白质包含 2 个甘氨酸-脯氨酸二肽重复序列、一对同源 C8 双锌指基序、一个亮氨酸拉链基序、一个 SH3 结构域结合基序、2 个核靶向序列、2 个富含谷氨酰胺的结构域和一个富含组氨酸的结构域。大鼠组织的Northern印迹分析表明ZNF231基因在脑中特异性表达为16-kb mRNA。桥田等人（1998）确定 ZNF231 在小脑和神经母细胞瘤细胞系中表达，但不在白质中表达。石川等人（1997）分离了一个 ZNF231 cDNA，命名为 KIAA0434，作为 78 种可能编码大蛋白质的脑 cDNA 中的一种。Gundelfinger（1999）指出 ZNF231 是巴松管的人类同源物。

冬天等人（1999）报道说，人类 BSN 基因在谷氨酰胺编码 CAG 重复区域中仅包含 5 个谷氨酰胺密码子，而小鼠和大鼠基因中分别包含 11 个和 24 个。由于 CAG/谷氨酰胺重复序列的异常扩增与几种人类遗传疾病有关，Winter 等人（1999）在 BSN 基因的这个区域筛选了 50 个个体，没有检测到长度多态性。序列分析显示，人 BSN 蛋白与大鼠和小鼠 Bsn 有 88% 的相同性。

▼ 基因功能

希米奇等人（2005）证明在突触前支架蛋白巴松管的小鼠突变体中，内毛细胞带的锚定受损。活动区锚定突触带的缺乏减少了突触前容易释放的囊泡池，并损害了同步听觉信号传导，这由外排内毛细胞电容变化和螺旋神经节神经元的声音诱发激活的记录所揭示。毛细胞可释放囊泡池的胞吐作用和同步激活的螺旋神经节神经元的数量与发育过程中锚定带的数量共同变化。有趣的是，丝带缺陷的内毛细胞仍然能够持续胞吐作用并具有正常的钙依赖性。内吞膜修复完好，希米奇等人（2005）得出结论，毛细胞传入突触处多个囊泡的带状依赖同步释放对于正常听力至关重要。

通过对大鼠脑蛋白进行免疫共沉淀分析，Ohtsuka 等人（2002）发现 Cast（ERC2; 617250 ）在活性区（CAZ）复合蛋白 Rim1（RIMS; 606629 ）和 Munc13-1（UNC13A; 609894 ）处与细胞基质形成三元复合物。突变分析表明，Cast 的 C 末端 PDZ 结合基序与 Rim1 的 PDZ 结构域结合，至少部分负责 Rim1 的突触定位。Cast 通过 Rim1 间接结合 Munc13-1，它还与突触蛋白 Bassoon 相互作用。

高尾立木等人（2004）发现 Cast、Rim1、Munc13-1、Bassoon 和 Piccolo 在大鼠脑中形成了 CAZ 蛋白复合物。Rim1 和 Bassoon 分别直接结合 Cast 的 C 端和中心区域，形成三元复合物。Piccolo 在结构上与巴松管相关，也与 Cast 的巴松管结合区域绑定。Cast 的 Rim1 或巴松管结合区域的显微注射损害了培养的颈上神经节神经元的突触传递。Rim1 或巴松管的铸造结合域也损害了培养神经元的突触传递。高尾立木等人（2004）得出结论，CAST 是 CAZ 结构的关键组成部分，并通过结合其他 CAZ 蛋白参与神经递质的释放。

▼ 基因结构

冬天等人（1999）报道人类 BSN 基因包含 12 个外显子，并且外显子/内含子连接对应于小鼠基因中的连接。

▼ 测绘

使用 FISH，tom Dieck 等人（1998）将 Bsn 基因对应到小鼠第 9 号染色体。通过分析辐射杂种，Hashida 等人（1998 年）和石川等人（1997）将 BSN 基因对应到人类 3 号染色体。使用 FISH，Hashida 等人（1998）将基因位置细化为 3p21。冬天等人（1999）使用体细胞杂交作图将 BSN 基因对应到 3p21.31。

▼ 分子遗传学

有关 BSN 基因变异与炎症性肠病之间关联的讨论，请参见 IBD12（ 612241 ）。

▼ 动物模型

Altrock 等人（2003）创造了表达 Bsn 突变形式的小鼠，该突变形式缺乏对将 Bsn 锚定到突触前活性区的细胞基质至关重要的中央外显子。纯合 Bsn 突变体是可行的，出生时看起来正常，但在前 6 个月内约有 50% 死亡，显示出死于癫痫发作的动物的典型姿势。在 Bsn 突变体中未观察到脑结构异常。在超微结构水平上，在不同大脑区域的突触处没有检测到明显的差异，但来自突变小鼠的全细胞记录显示在广泛的刺激强度范围内的兴奋性显着降低。减少的传输归因于大量谷氨酸能突触的失活。在这些突触上，囊泡以正常数量聚集和停靠，Altrock 等人（2003 年）得出结论，BSN 对突触形成不是必需的，但对于调节谷氨酸能突触子集的神经递质释放至关重要。

使用与Altrock 等人相同的小鼠模型（2003），迪克等人（2003）发现缺乏功能性 Bsn 的突变体显示出正常的视网膜解剖结构，但该突变阻止了感光带锚定到突触前活动区。这导致光感受器突触传递受损，改变了突触后神经元树突的分化，并导致异位突触的形成。

弗兰克等人（2010）研究了 Bsn 功能被破坏的突变小鼠 Corti 器官中的毛细胞带状突触（ Altrock et al., 2003 ）。免疫组织化学分析显示突变突触通常缺乏丝带，并显示出减少的膜近端囊泡数量，无丝带突触比丝带占据突触受影响更多。突变突触处的钙通道也较少，并且出现在异常形状的簇中。尽管剩余的钙通道与胞吐作用正常耦合，但快速和持续的胞吐作用减少了。

哈勒曼等人（2010）表明小鼠 Bsn 的缺失不影响小脑苔藓纤维和颗粒细胞之间的基础突触传递。然而，Bsn -/- 突触在高频传输过程中表现出明显的突触后电流抑制和从抑制中恢复的延迟。与对照组相比，Bsn -/- 小鼠的苔藓纤维颗粒细胞突触活性区的囊泡重载率几乎减半。哈勒曼等人（2010）得出结论，BSN 加速了中枢兴奋性突触活跃区的囊泡重载。