Synaptic cell adhesion molecules (CAMs) regulate synapse formation through their trans-synaptic and heterophilic adhesion. Here we show that postsynaptic NGL CAMs associate with presynaptic netrin-G CAMs and, through their cytosolic tail, with the abundant postsynaptic scaffold PSD-95. Overexpression of NGL-2 in cultured neurons promotes excitatory postsynaptic differentiation. NGL-2 displayed on heterologous cells or beads induces presynaptic differentiation in contacting neurites. Direct aggregation of NGL-2 on the surface membrane of dendrites induces the clustering of excitatory postsynaptic proteins. Competitive inhibition by soluble NGL-2 reduces excitatory synapse numbers, and NGL-2 knockdown reduces excitatory synapse numbers and currents. These results suggest that the association between netrin-G, NGL, and PSD-95 selectively promotes the formation of excitatory, but not inhibitory, synapses.
시냅스 세포 접착 단백질은 이종(heterophilic) 접착을 통해 시냅스 형성을 조절한다. 본 연구에서는 흥분성 시냅스의 후시냅스에 존재하는 NGL이 세포 외부 도메인을 통하여 전시냅스의 netrin-G와 결합하고, C-말단을 통하여 PSD-95와 상호작용함을 밝혔다. NGL-2를 신경세포에서 과발현시키면 흥분성 시냅스의 수가 증가한다. NGL-2를 세포 표면에 발현시켜 신경세포와 함께 키우거나, NGL-2의 세포 외부 도메인을 bead에 부착시켜 신경세포에 뿌려주었을 때 흥분성 전시냅스가 형성되었다. 신경세포에 발현된 NGL-2를 bead를 이용하여 뭉치게 하였을 때, 흥분성 후시냅스가 형성되었다. NGL-2의 세포 외부 도메인을 정제하여 신경세포에 과량으로 처리하면 NGL-2와 netrin-G2 사이의 결합이 저해되어 흥분성 시냅스의 수가 감소하였으며, siRNA를 이용하여 NGL-2의 발현을 낮추었을 때, 형태학적으로나 전기생리학적으로 흥분성 시냅스의 수가 감소하였음을 밝혔다. 이러한 결과는, netrin-G, NGL 과 PSD-95와의 결합이 흥분성 시냅스의 형성을 선택적으로 촉진시킴을 의미한다.
