神经连接蛋白（Neuroligins,NLs）是位于突触后膜的细胞黏附分子,有四种变体（NL1-4）,它们与突触前突触蛋白（Neurexin）相互作用维持跨突触连接。NLs不仅可以通过触发突触连接来促进突触的形成,还可以通过招募其他分子来建立特异性的突触。NLs表达量改变会导致突触的形成和功能发生异常。然而突触上NLs的量是如何被调控的以及NLs的转运是否会影响突触的形成及其功能是不清楚的。项目前期,我们通过大规模蛋白筛选发现NL2互作蛋白E3泛素连接酶ITCH。ITCH通过WW结构域与NL2的PY基序相互作用,通过C830催化NL2的K749位点。ITCH泛素化NL2并触发NL2发生内吞,降低NL2的表面表达,进而调节抑制性突触的形成及其传递。本研究在前期研究的基础上发现ITCH也为NL1的调节蛋白。免疫沉降实验表明ITCH和NL1,NL3均具有相互作用。在异源细胞上,我们发现ITCH可以泛素化NL1,并促进NL1内吞,降低NL1的表面表达。ITCH不能泛素化NL3且不能促进NL3内吞。为了进一步探究ITCH在神经系统中的功能,我们将ITCH Flox P/Flox P小鼠与Nestin-cre转基因小鼠杂交,获得了神经系统条件性基因敲除小鼠（ITCH Flox P/Flox P;Nestin-cre,ITCH KO）。免疫印迹结果表明,ITCH缺失会导致小鼠海马脑区NL1表达量增加而泛素化降低,用蛋白酶体抑制剂MG132孵育海马脑片可以使WT小鼠中的NL1表达量增加,不能使ITCH KO小鼠中的NL1表达量增加。这些结果表明ITCH通过泛素化NL1触发其蛋白酶体降解途径来降低NL1表达量。为检测ITCH缺失对突触形成及其功能的影响,我们通过高尔基染色发现ITCH KO小鼠的海马CA1神经元树突棘密度增加。通过透射电镜成像发现ITCH KO小鼠的海马CA1神经元突触后PSD长度增加。通过电生理实验发现ITCH KO小鼠海马CA1锥体神经元兴奋性突触传递和抑制性突触传递均增强。这些数据表明海马CA1锥体神经元的ITCH缺失可增加突触的数目,增强兴奋性和抑制性突触传递。我们还发现ITCH KO小鼠海马CA1区的长时程增强（LTP）受损。ITCH KO小鼠在Y迷宫、水迷宫和场景恐惧记忆等测试中表现出学习和记忆受损。综上所述,我们的研究结果表明ITCH介导的NL1调节在树突棘发育、突触可塑性以及学习和记忆中发挥了重要作用。