Glutamate receptors are very important for various neuronal functions including synaptic transmission, learning and memory. However, little is known how synaptic adhesion molecules functionally interact with AMPA receptors (AMPARs). I found that the immunoglobulin superfamily member 11 (IgSF11) as a novel binding partner of the postsynaptic scaffolding protein PSD-95. IgSF11 is enriched at synapses, and PSD-95 promotes synaptic localization of IgSF11. IgSF11 forms a complex with the subunits of AMPA receptors (GluA1 or GluA2). IgSF11 coexpressed with GluA1 in heterologous cells increased the amplitude of GluA1-mediated currents, but had no effect on gating kinetics. In contrast, knockdown of IgSF11 decreased surface expression of GluA1 and GluA2, and synaptic transmission in cultured neurons as well as in organotypic hippocampal slice culture. Knockdown of IgSF11 increased surface mobility of AMPARs, as measured by a new high-throughput single molecule imaging technique. These results suggest that IgSF11 is a novel regulator of synaptic stability of AMPARs interacting with PSD-95.
글루타메이트 수용체는 신경 신호 전달과 학습, 기억 과정에 있어서 매우 중요한 역할을 차지한다. 이러한 AMPA 수용체를 조절하는 시냅스 접착 단백질은 거의 알려진 바가 없다. 이번 연구에서는IgSF11 (Immunoglobulin superfamily, member 11)이 PSD-95와 상호 결합하는 새로운 결합 파트너임을 밝혀내었다. IgSF11은 시냅스에 풍부히 존재하는 막 단백질로서 PSD-95는 IgSF11이 시냅스로 이동하는 것을 조절하고 있다는 것을 관찰하였고, 시냅스로 이동한 IgSF11은 AMPA 수용체와 결합체를 형성하고 있는 것을 발견하였다. AMPA 수용체는 시냅스 바깥에서 만들어져 세포막을 따라 이동하다가 시냅스에 도착하게 된다. 이 때, IgSF11은 시냅스에 존재하면서, 세포막을 따라 자유롭게 이동하는 AMPA 수용체가 시냅스에 고정될 수 있도록 붙잡아 두는 기능을 하는 것을 발견하였다. IgSF11은 AMPA 수용체가 기저 상태에서 엔도시토시스 되는 것을 조절하는데 필요하다는 것을 확인할 수 있었다. AMPA 수용체와 결합하여 조절기능을 담당하는 다른 단백질들과 달리 IgSF11은 AMPA 수용체의 이온채널개폐와 관련된 조절기능은 없는 것으로 관찰하였다. 이상의 결과들을 종합할 때, IgSF11이 PSD-95의 새로운 결합 파트너로써 시냅스에 존재하면서 AMPA 수용체가 신경 신호 전달 기능을 할 수 있도록 시냅스에서 안정화 되는 조절자 역할을 하는 것을 밝히게 되었다.
