具有组成型活性的GABBR2变异体在癫痫模型中网络活动的正常化

神经递质GABA激活G蛋白偶联的GABAB受体（GBRs），介导大脑中的神经元抑制。这些受体作为绝对异二聚体发挥作用，由GB1和GB2亚基组成，其中GB1结合GABA，GB2与G蛋白相互作用。GABBR2基因（编码GB2亚基）中的单等位基因变异p.A567T、p.S695I和p.I705N与癫痫性脑病和Rett样疾病相关。其临床表型与携带GABBR1（编码GB1亚基）单等位基因功能缺失变异的个体所见重叠。为了研究这些GABBR2变异对GBR功能的影响，我们在异源细胞中表达了这些变异，并使用荧光素酶报告基因检测评估了它们的药理学特征。此外，我们将癫痫性脑病相关的p.I705N变异引入小鼠Gabbr2基因，以检查其对神经元和网络活动的影响。这些小鼠通过蛋白质组学方法，结合体外和体内电生理技术进行分析。最后，我们评估了观察到的网络改变是否可以药理学逆转。在异源细胞中，所有变异都表现出强烈的组成型活性，达到野生型受体最大GABA诱导活性的50%–100%。无论这些变异是作为单个亚基还是异二聚体受体表达，这种功能获得效应都明显。来自Gabbr2I704N/+小鼠的脑电图记录显示δ频带异常高振幅同步化，但没有明显的癫痫发作。脑片电生理记录证实了突触前和突触后GBRs组成型活性增加，但也揭示了受体对激动剂反应性的显著降低。脑组织的蛋白质组学分析进一步揭示了GB1和GB2亚基以及若干G蛋白信号成分的下调。这种下调可能是对增强的组成型活性的适应性反应，不仅降低了变异受体的活性，也降低了野生型受体的信号。清醒Gabbr2I704N/+小鼠听觉皮层的体内记录显示自发神经元活性降低，听觉刺激后神经元活性下降较慢。GBRs正变构调节剂处理使这些小鼠的自发网络活性和感觉刺激后神经元活动的终止正常化。总之，我们的发现表明，与组成型活性GABBR2变异相关的临床表型是由GBRs及其关键信号成分的适应性下调驱动的。因此，在单等位基因个体中，增强野生型受体活性的正变构调节剂可能提供一种有前景的治疗策略。