华东师大科学家发表“背靠背”两篇论文，捕获神经活动和学习记忆机理(2)

蛋白乙酰化扮演什么重要角色？
研究者首先制备了针对乙酰化CaM的抗体，发现神经活动可以快速（1分钟内）增加CaM乙酰化的水平，这一过程依赖NMDA受体。接着，研究者利用乙酰化蛋白标准品滴定的方法，计算出海马组织裂解液中乙酰化CaM占总CaM蛋白的百分比，高达6%-7%，这一比例接近组蛋白乙酰化的水平。
研究者利用遗传密码拓展（genetic code expansion）技术合成并纯化了定点乙酰化的CaM蛋白，并发现在生理性浓度Ca2 存在的条件下，乙酰化CaM比野生型CaM更能激活蛋白激酶CaMKIIα。分子动力学计算发现，乙酰化CaM比野生型CaM更容易结合蛋白激酶CaMKIIα，亲和力更高。
最后，研究者制备了乙酰化位点突变的Cam1基因敲入小鼠，并发现这种突变小鼠存在CaMKIIα活性下降，海马脑区的突触可塑性和学习记忆能力的损伤。

这部分研究成果以“Acetylation of Calmodulin Regulates Synaptic Plasticity and Fear Learning”为题发表。华东师大生命科学学院博士生张海龙（现工作于苏州大学）、赵冰（现工作于复旦大学）、韩威为论文的共同第一作者，殷东敏研究员为论文的通讯作者。上海交通大学张健教授团队提供了分子动力学计算方面的支持。
解密蛋白乙酰化的调控机制
既然CaM的乙酰化在突触可塑性和学习记忆中扮演着重要角色，那么CaM的乙酰化是如何被神经活动调控的呢？为了回答这一问题，首先要找到负责CaM乙酰化的赖氨酸乙酰转移酶（lysine acetyltransferase, KAT）。
研究者通过在HEK293细胞内过表达各种KAT, 发现类固醇受体共激活子3（Steroid Receptor Coactivator 3, SRC3）具有最强的乙酰化CaM的能力。研究者接着通过体外乙酰化实验证明了SRC3可以直接乙酰化CaM蛋白，并发现这一过程是Ca2 浓度依赖的。
在体实验表明，急性抑制或成年期敲除海马脑区的SRC3，可以削弱神经活动引起的Ca2 -CaM-CaMKIIα信号通路的激活，并导致海马脑区的突触可塑性和学习记忆能力的损伤。进一步实验表明，急性抑制SRC3对突触可塑性和学习记忆能力的损伤可以被模拟乙酰化的CaM蛋白所挽救。