约翰·霍普金斯大学医学神经科学家表示，他们发现了SYNGAP1基因的新功能，该基因是控制哺乳动物(包括小鼠和人类)记忆和学习的 DNA 序列。

这一发现于 3 月 1 日发表在《科学》杂志上，可能会影响对SYNGAP1突变儿童的治疗方法的开发，这些儿童患有一系列以智力障碍、自闭症样行为和癫痫为特征的神经发育障碍。

一般来说，SYNGAP1以及其他基因通过制造调节突触(脑细胞之间的连接)强度的蛋白质来控制学习和记忆。

研究人员表示，此前，SYNGAP1基因被认为专门通过编码一种类似酶的蛋白质来发挥作用，调节导致突触​​强度变化的化学反应。现在，科学家们表示，他们在小鼠身上进行的实验表明，该基因编码的蛋白质的功能也可能更像是一种所谓的支架蛋白，它可以调节突触可塑性，或者突触如何随着时间的推移变得更强或更弱，而与酶活性无关。他们说，SynGAP 蛋白似乎充当交通管理器，指导大脑蛋白在突触的位置和内容。

约翰·霍普金斯大学医学院神经科学系所罗门·H·斯奈德 (Solomon H. Snyder) 神经科学系主任、布隆伯格杰出教授 Richard Huganir 博士与他的团队于 1998 年首次分离出 SYNGAP1基因。

Huganir 说，突触中的 SynGAP 蛋白非常丰富，长期以来人们一直认为 SynGAP 的主要作用是引发调节突触强度的酶促化学反应。

但是，通过研究 SynGAP 蛋白，Huganir 和其他人开始发现 SynGAP 蛋白在与主要突触支架蛋白 PSD-95 相互作用时具有奇怪的特性。它们变成液滴。

“对于酶蛋白来说，这种结构转变是不寻常的，”胡加尼尔说。

为了梳理和理解 SynGAP 独特的液体转化的目的，Huganir、神经科学讲师荒木阳一 (Yoichi Araki) 和 Huganir 约翰·霍普金斯大学的研究小组设计了神经元实验，他们在 SYNGAP1 基因的所谓 GAP 结构域中插入了突变，该突变将消除SynGAP 的酶促功能不影响其结构。

约翰·霍普金斯大学研究小组发现，即使没有酶活性，突触也能正常工作，这表明结构特性本身对于 SynGAP 功能非常重要。

研究小组接下来在小鼠身上做了同样类型的基因工程，去除了SynGAP的酶功能，也发现了类似的结果：突触表现正常，突触可塑性没有问题，小鼠的学习和记忆行为也没有困难。研究小组表示，这表明 SynGAP 的结构特性足以维持正常的认知行为。

为了了解 SynGAP 的结构如何调节突触，科学家们更仔细地分析了突触，发现 SynGAP 蛋白与 AMPA 受体/TARP 复合物(一组增强突触的神经递质蛋白)和 PSD-95 支架蛋白竞争结合。

实验表明，在静止状态下，SynGAP 与 PSD-95 紧密结合，不允许它与突触中的任何其他蛋白质结合。然而，在突触可塑性、学习和记忆过程中，SynGAP 蛋白与 PSD-95 断开，离开突触并允许神经递质受体复合物与 PSD-95 结合。这使得突触变得更强，并增加了脑细胞之间的传输。

“这个序列的发生没有 SynGAP 典型的催化活性，”Huganir 说。相反，SynGAP 在与 PSD-95 结合时将其围住，但当 SynGAP 离开该突触时，PSD-95 会开放以与 AMPA 受体/TARP 复合物结合。

在患有 SynGAP 突变的儿童中，大约一半的 SynGAP 蛋白位于突触中。由于 SynGAP 蛋白较少，PSD-95 可能与 AMPA 受体/TARP 复合物结合更多，从而改变神经元连接，并产生 SynGAP 突变儿童中常见的癫痫发作特征的脑细胞活动增加。

Huganir 说，SynGAP 的两种功能——酶促作用和支架蛋白的“流量管理”作用——现在可能对于寻找与 SynGAP 相关的神经发育障碍的治疗方法很重要。他们的研究还表明，仅对 SynGAP 的一项功能可能不足以产生重大影响。