The regulation of dendritic spine morphology is a critical aspect of neuronal network refinement during development and modulation of neurotransmission. Previous studies revealed that glutamatergic transmission plays a central role in synapse development. AMPA receptors and NMDA receptors regulate spine morphology in an activity dependent manner. However, whether and how Kainate receptors (KARs) regulate synapse development remains poorly understood. In this study, we found that GluK1 and GluK2 may play distinct roles in synapse development. In primary cultured hippocampal neurons, we found overexpression of the calcium-permeable GluK2(Q) receptor variant increased spine length and spine head area compared to overexpression of the calcium-impermeable GluK2(R) variant or EGFP transfected, control neurons, indicating that Q/R editing may play a role in GluK2 regulation of synapse development. Intriguingly, neurons transfected with GluK1(Q) showed decreased spine length and spine head area, while the density of dendritic spines was increased, suggesting that GluK1(Q) and GluK2(Q) have different effects on synaptic development. Swapping the critical domains between GluK2 and GluK1 demonstrated the N-terminal domain (NTD) is responsible for the different effects of GluK1 and GluK2. In conclusion, Kainate receptors GluK1 and GluK2 have distinct roles in regulating spine morphology and development, a process likely relying on the NTD.

中文翻译：

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红藻氨酸受体 GluK1 和 GluK2 差异调节突触形态

树突棘形态的调节是神经传递发育和调节过程中神经元网络细化的一个关键方面。以前的研究表明，谷氨酸能传递在突触发育中起着核心作用。AMPA 受体和 NMDA 受体以活性依赖性方式调节脊柱形态。然而，红藻氨酸受体 (KARs) 是否以及如何调节突触发育仍知之甚少。在这项研究中，我们发现 GluK1 和 GluK2 可能在突触发育中发挥不同的作用。在原代培养的海马神经元中，我们发现与钙不可渗透的 GluK2(R) 变体或 EGFP 转染的对照神经元的过表达相比，钙可渗透的 GluK2(Q) 受体变体的过表达增加了脊柱长度和脊柱头部面积，表明 Q/R 编辑可能在 GluK2 突触发育调节中发挥作用。有趣的是，转染 GluK1(Q) 的神经元显示脊柱长度和脊柱头部面积减少，而树突棘的密度增加，表明 GluK1(Q) 和 GluK2(Q) 对突触发育有不同的影响。交换 GluK2 和 GluK1 之间的关键域表明 N 末端域 (NTD) 负责 GluK1 和 GluK2 的不同作用。总之，红藻氨酸受体 GluK1 和 GluK2 在调节脊柱形态和发育方面具有不同的作用，这一过程可能依赖于 NTD。表明 GluK1(Q) 和 GluK2(Q) 对突触发育有不同的影响。交换 GluK2 和 GluK1 之间的关键域表明 N 末端域 (NTD) 负责 GluK1 和 GluK2 的不同作用。总之，红藻氨酸受体 GluK1 和 GluK2 在调节脊柱形态和发育方面具有不同的作用，这一过程可能依赖于 NTD。表明 GluK1(Q) 和 GluK2(Q) 对突触发育有不同的影响。交换 GluK2 和 GluK1 之间的关键域表明 N 末端域 (NTD) 负责 GluK1 和 GluK2 的不同作用。总之，红藻氨酸受体 GluK1 和 GluK2 在调节脊柱形态和发育方面具有不同的作用，这一过程可能依赖于 NTD。