突触标记与长时程增强维持的分子约束：一个预测模型

谷氨酸能海马突触处蛋白质合成依赖的晚期长时程增强（LTP）和抑制（LTD）是长时程突触可塑性的典型范例。蛋白激酶M（PKM）的持续活性增强被认为是维持LTP所必需的。支配LTP和LTD诱导的额外时空特征体现在突触标记与捕获（STC）及交叉捕获假说中。只有被足以诱导LTP和学习的刺激“标记”的突触才能“捕获”PKM。我们开发了一个模型来模拟LTP和LTD所需关键分子的动力学。该模型简洁地表示了标记、捕获、LTD和LTP维持之间的关系。该模型成功模拟了由持续突触PKM维持的LTP、STC、LTD和交叉捕获，并对PKM的动力学做出了可检验的预测。LTP的维持，进而至少某些形式的长时程记忆的维持，被预测需要持续的正反馈，其中PKM仅在已增强的突触处增强其自身合成。这种反馈是PKM活性双稳态的基础。其次，交叉捕获需要诱导LTD以诱导树突PKM合成，尽管这可能需要对邻近突触进行LTP标记。该模型还模拟了PKM抑制的效果，并对CaM激酶的动力学做出了额外预测。检验上述预测的实验将显著推进对记忆维持的理解。