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Angelman syndrome(AS)是一种神经发育疾病，它的主要临床表现是严重的智力障碍，运动失调，语言缺失，共济失调和发育迟缓。AS是由E3泛素连接酶UBE3A的缺失导致的，UBE3A通过蛋白酶体途径参与蛋白质的降解。然而，UBE3A在神经元中的底物以及它的缺失是如何导致AS的，目前我们了解的并不多。UBE3A在果蝇中唯一的同源蛋白是Ube3a。我们利用实验室已构建的一系列ube3a突变体和来自VDRC、清华RNAi转基因果蝇，以及Ube3a特异的抗体，研究Ube3a在神经系统中发挥的作用及其机制。我们的研究发现，与野生型相比，ube3a突变体果蝇成虫生长良好，没有明显的发育和行为异常，而且可育;但是，ube3a突变体的神经肌肉接头突触(NMJs)的形态发育异常，突触扣结和卫星扣结数目都明显增加。透射电镜结果显示，ube3a突变体的突触前囊泡的体积变大。荧光染料FM1-43摄取实验表明，ube3a突变体中神经肌肉突触内吞能力明显减弱，而电生理结果则表明ube3a突变体在低频刺激下突触传导正常，但在高频刺激下则不能有效维持突触传递。遗传互作分析表明，在ube3a突变体背景下，去掉一个拷贝的tkv（编码BMPⅠ型受体）或一个拷贝的mad（编码BMP信号效应蛋白即转录因子）都能挽救NMJ过度生长的表型;而去掉一个拷贝的wit（编码BMPⅡ型受体）则不能挽救这种表型。免疫染色结果表明，ube3a突变体中磷酸化的Mad水平升高，表明突变体中BMP信号通路上调。生化分析进一步表明，在ube3a突变体中，BMPⅠ型受体Tkv的蛋白水平特异性增加，磷酸化的Mad水平也伴随增加，而BMPⅡ型受体Wit和BMPⅠ型受体Sax蛋白水平则没有明显的变化。体内免疫共沉淀(Co-IP)以及体外GST pull-down结果表明，Ube3a与Tkv存在相互作用;在培养的果蝇S2细胞中，我们进一步鉴定了Ube3a与Tkv结合的区段，发现Ube3a201-640氨基酸内的连续两个肽段能够与Tkv结合;而Tkv蛋白具有丝氨酸/苏氨酸激酶结构域的STYKc则主要介导它与Ube3a的互作。同时，在S2细胞中，Ube3a能调控Tkv蛋白的稳定性。在培养的S2细胞以及体外，Ube3a泛素化Tkv，并且特异的泛素化Tkv C端的227位点的赖氨酸，最终促进它通过蛋白酶体途径进行降解。Ube3a对Tkv的负调控机制在哺乳动物细胞中是保守的。总之，这些结果表明BMP信号通路的增加可部分的解释AS的发病机制，并且能够为研究AS的病因学及机制提供一个有效模型。