2026年10月28日，深圳湾实验室神经疾病研究所张勃团队联合山东大学孙金鹏团队在 Science Advances发表了题为Trans-synaptic interaction of orphan GPCR GPR88 and adhesion GPCR BAI3 through C1ql1 maintains synapse integrity的研究论文。该研究首次揭示了与神经精神疾病相关的孤儿G蛋白偶联受体GPR88特异性调控下橄榄核至小脑环路中爬行纤维的突触结构、功能及眨眼关联学习能力，筛选并验证了补体样蛋白分子C1ql1为其内源性配体，提出了GPR88/C1ql1/BAI3跨突触功能复合物的存在，有望为以GPR88为靶点的药物开发提供生理功能依据、扩展GPCR家族突触间工作新范式。

G蛋白偶联受体（GPCR）是神经精神疾病的重要治疗靶点。当前研究重点关注其结构表征、细胞内相互作用组以及信号级联反应；其中，A类GPCR（GPCR中最大的亚家族）负责介导对多种细胞外刺激的反应。A类GPCR中有相当一部分属于“孤儿受体”，其在中枢神经系统（CNS）中的功能尚不完全明确。GPR88是一种A类孤儿GPCR，在纹状体、嗅结节和下橄榄核（IO）中高表达。Gpr88的突变与精神分裂症、双相情感障碍及智力障碍有关。在小鼠体内全身性敲除Gpr88会导致多动、焦虑减少以及运动学习缺陷。尽管已有这些功能层面的发现，但GPR88的内源性配体及其分子机制仍未阐明。

粘附型GPCR是调控轴突导向、突触发生及神经环路精细化等跨细胞相互作用的关键介导因子。粘附型GPCR中的脑特异性血管生成抑制因子（BAI）家族，在遗传学和病理生理学上与多种神经精神疾病相关。在浦肯野细胞（Purkinje cell, PC）中缺失BAI3会导致爬行纤维（climbing fiber, CF）与浦肯野细胞之间的突触密度降低，且突触后膜的BAI3可与突触前爬行纤维分泌的C1q样蛋白1（C1ql1）结合。然而，与粘附型GPC相关的突触前信号传导机制目前尚不清楚。这些研究共同提出了关于 GPR88 的内源性配体以及二者如何参与突触发育的关键问题。

近日，深圳湾实验室神经疾病研究所张勃团队联合山东大学孙金鹏团队，在Science Advances发表了题为Trans-synaptic interaction of orphan GPCR GPR88 and adhesion GPCR BAI3 through C1ql1 maintains synapse integrity的研究论文。该研究首次揭示了GPR88 定位于爬行纤维末梢，能够组织兴奋性突触前与突触后的结构及功能；验证了C1ql1 作为配体在体内激活 GPR88-Gq 信号通路，进而调控 爬行纤维突触的成熟；提出了GPR88/C1ql1/BAI3 三元复合物的存在，支持了突触跨膜蛋白复合体互作机制（图1）。

图1 GPR88位于爬行纤维突触中的工作模式图

GPR88位于爬行纤维突触末端参与调控突触功能

下橄榄核投射爬行纤维至小脑中，爬行纤维发育成熟后与小脑皮层中的浦肯野细胞形成一对一的关系，这为研究蛋白分子在突触间的定位提供了绝佳的研究体系。研究团队首先利用vGluT2-cre工具鼠实现了特异性敲除下橄榄核中GPR88的表达，而不影响在其它脑区的正常功能。通过对突触结构与功能的分析发现，Gpr88在下橄榄核的敲除，使小脑中爬行纤维突触数量、结构大小、突触信号传递均收到损伤；在下橄榄核中重新过表达GPR88则可挽救受损的突触表型。此外，Gpr88敲除小鼠在环路特异的行为学习范式——条件性眨眼学习中表现出受损的学习能力。这些结果表明，GPR88在维持正常爬行纤维至浦肯野细胞突触结构、功能及小鼠行为上具有不可或缺的作用（图2）。

图2 GPR88参与调控下橄榄核爬行纤维至小脑浦肯野细胞突触结构、功能及相关行为

蛋白分子的定位往往决定其生理功能。因缺乏GPR88可靠抗体，本研究首次设计并制作了HA-GPR88敲入/条件性敲除小鼠，以实现标记内源性GPR88。荧光染色实验结合共聚焦及超高分辨率显微镜分析，揭示了GPR88在爬行纤维突触末端的定位（图3）；体外诱导突触形成实验显示GPR88可特异性诱导兴奋性突触后的形成，且此过程依赖GPR88的胞外N端而不依赖于胞内C端（图4）。表明GPR88作为突触前组织者参与调控突触形成，同时暗示了神经突触间隙或后膜中存在GPR88的结合蛋白。

图3 GPR88位于突触前爬行纤维突触末端

图4 GPR88可体外诱导兴奋性突触后的形成，且此过程依赖于N端

C1ql1为GPR88内源性配体

为探究GPR88的内源性配体，本研究通过数据库挖掘、细胞表面结合实验、G蛋白解偶联实验、荧光砷基发夹结合物的生物发光共振能量转移（FlAsH-BRET）等实验，最终确定C1ql1为GPR88的配体，并可特异性激活下游Gq和Gi1信号通路（图5）。进一步通过C1ql1 截短体验证激活肽段。结果表明，C1ql1的1-52氨基酸可体外激活Gq信号通路；217-258氨基酸可体外激活Gi1信号通路。其中36-52氨基酸便足以激活Gq信号通路和引发GPR88的构象改变（图5、6）。分子动力学模拟揭露了结合口袋中可能的氨基酸残基；生化点突变实验更进一步的验证了关键氨基酸残基（图6）。为探究在体内参与突触形成的信号通路，本研究将C1ql1的1-52氨基酸和217-258氨基酸注射到小鼠小脑内；在小鼠休整三天后，与注射生理盐水组相比，注射1-52氨基酸的对照组小鼠爬行纤维突触数量增加，而敲除小鼠突触数量没有增加；此外，注射217-258氨基酸的小鼠突触数量没有变化。以上结果表明，C1ql1的1-52氨基酸介导的GPR88下游Gq信号通路参与爬行纤维的突触形成（图6）。

图5 C1ql1是GPR88的配体

图6 C1ql1诱导的偏向性GPR88/Gq激活增强了爬行纤维突触连接性

GPR88/C1ql1/BAI3可能构成跨突触复合体

本研究已证实GPR88位于爬行纤维突触末端（突触前），且C1ql1已知由爬行纤维释放并结合至浦肯野细胞的BAI3受体，由此本研究提出假设：C1ql1可连接突触前GPR88与突触后BAI3形成跨突触复合体。本研究通过细胞表面结合和免疫共沉淀实验，证实三者可在体外形成复合物。因此提出模型：由爬行纤维释放的C1ql1 N端结合GPR88，C端结合BAI3，形成由一个分泌蛋白连接两个GPCR的“三明治”型结构，参与突触功能调控（图7）。

图7 GPR88 /C1ql1/BAI3形成跨突触复合体

深圳湾实验室神经疾病研究所韩颖博士、山东大学博士生孟庆彪、李瑄为论文共同第一作者。深圳湾实验室/北京大学黄沁、覃丽明博士（现深圳医学科学院）；南方科技大学魏志毅教授和廖亮宇；空医大陈涛教授和邢珂珂；山东大学于晓教授、程杰教授、郭璐璐教授；山东第一医科大学与山东省医学科学院张超博士对本研究做出了重要贡献。深圳湾实验室张勃特聘研究员和山东大学孙金鹏教授为论文共同通讯作者。研究得到深圳市医学研究专项资金、深圳湾实验室重大项目、国家自然科学基金、山东省重大科技项目基金等经费支持。张勃课题组（www.bozhanglab.org）利用神经科学前沿研究手段并和国内外知名实验室开展深度合作，深度探究神经突触形成及功能的分子机制，以及突触损伤在神经精神疾病中的作用机制。课题组现诚邀有志于分子神经生物学的科研工作者（助理研究员/博士后/博士研究生）加入，共同探索脑科学的奥秘。

原文信息：

Trans-synaptic interaction of orphan GPCR GPR88 and adhesion GPCR BAI3 through C1ql1 maintains synapse integrity

供稿 | 张勃课题组

编辑 | 鲍 啦

责编 | 远 山

欢迎投稿、建议 | media@szbl.ac.cn