Disruption of a Structurally Important Extracellular Element in the Glycine Receptor Leads to Decreased Synaptic Integration and Signaling Resulting in Severe Startle Disease
Notice bibliographique
Résumé
Functional impairments or trafficking defects of inhibitory glycine receptors (GlyRs) have been linked to human hyperekplexia/startle disease and autism spectrum disorders. We found that a lack of synaptic integration of GlyRs, together with disrupted receptor function, is responsible for a lethal startle phenotype in a novel spontaneous mouse mutant shaky, caused by a missense mutation, Q177K, located in the extracellular β8–β9 loop of the GlyR α1 subunit. Recently, structural data provided evidence that the flexibility of the β8–β9 loop is crucial for conformational transitions during opening and closing of the ion channel and represents a novel allosteric binding site in Cys-loop receptors. We identified the underlying neuropathological mechanisms in male and female shaky mice through a combination of protein biochemistry, immunocytochemistry, and both in vivo and in vitro electrophysiology. Increased expression of the mutant GlyR α1Q177K subunit in vivo was not sufficient to compensate for a decrease in synaptic integration of α1Q177Kβ GlyRs. The remaining synaptic heteromeric α1Q177Kβ GlyRs had decreased current amplitudes with significantly faster decay times. This functional disruption reveals an important role for the GlyR α1 subunit β8–β9 loop in initiating rearrangements within the extracellular–transmembrane GlyR interface and that this structural element is vital for inhibitory GlyR function, signaling, and synaptic clustering. SIGNIFICANCE STATEMENT GlyR dysfunction underlies neuromotor deficits in startle disease and autism spectrum disorders. We describe an extracellular GlyR α1 subunit mutation (Q177K) in a novel mouse startle disease mutant shaky. Structural data suggest that during signal transduction, large transitions of the β8–β9 loop occur in response to neurotransmitter binding. Disruption of the β8–β9 loop by the Q177K mutation results in a disruption of hydrogen bonds between Q177 and the ligand-binding residue R65. Functionally, the Q177K change resulted in decreased current amplitudes, altered desensitization decay time constants, and reduced GlyR clustering and synaptic strength. The GlyR β8–β9 loop is therefore an essential regulator of conformational rearrangements during ion channel opening and closing.
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
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Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».