A microRNA cluster negatively regulates synaptic function at «Drosophila» larval neuromuscular junction

Proper synaptic growth and plasticity are critical for higher brain functions including memory and learning. We are interested in identifying and characterizing mechanisms that underlie the regulation of morphological and functional synaptic plasticity. To that end, we conducted a forward genetic gain-of-function screen aimed at identifying novel regulators of synaptic growth, using Drosophila larval neuromuscular junction (NMJ) as a model synapse. From this screen, we identified a well-conserved microRNA cluster, miR-310-313, whose expression affects synaptic plasticity at Drosophila NMJ. We generated a deletion of this miRNA cluster by imprecise excision of a P-element. Our results show that lack of miR-310-313 leads to a significant increase in evoked post-synaptic current and in quantal content, a measure of the efficiency of presynaptic neurotransmitter release. This phenotype can be rescued by overexpressing miR-310-313 during larval stage in nervous system, suggesting the temporal and tissue-specific requirement of this miR-310-313 cluster. miRNAs repress expression of their targets via base-pairing with the 3'UTR of their mRNAs. Computational algorithms predicted Khc-73, a member of Kinesin Superfamily proteins (KIFs), as one of the highest-scoring targets for miR-310-313. We hypothesize that miR-310-313 cluster regulates synaptic function by downregulating Khc-73. In support of our hypothesis, overexpressing Khc-73 in Drosophila motoneurons enhances synaptic function, a phenotype resembling miR-310-313 deletion. Further evidence shows that genetic removal of Khc-73, by using Khc-73 RNAi or by a deficiency uncovering Khc-73 genomic region, is sufficient to restore normal synaptic function in miR-310-313 deletion. Taken together, our data present a novel pathway by which synaptic plasticity is regulated.La croissance et la plasticité synaptiques sont des éléments critiques pour le bon fonctionnement du cerveau, et participent aux processus de la mémoire et l'apprentissage. Le but de nos recherches est d'identifier et de caractériser les mécanismes moléculaires qui sous-tendent le règlement de la plasticité synaptique morphologique ainsi que fonctionnelle. À cette fin, nous avons élaboré un crible d'augmentation-de-fonction génétique dont le but était d'identifier de nouveaux régulateurs de croissance synaptique, en utilisant la jonction neuromusculaire (JNM) larvaire de la mouche drosophile (Drosophila melanogaster) comme synapse modèle. Grâce à ce crible, nous avons identifié un groupe de microARN (miARN) bien conservé au niveau évolutionnaire, miR-310-313, dont l'expression affecte la plasticité synaptique à la JNM de la drosophile. Nous avons produit une délétion de ce groupe de miARN par l'excision imprecise d'un élément génétique mobile (P-element). Nos résultats démontrent que la perte de miR-310-313 entraîne une augmentation significative du courant post-synaptique évoqué et du contenu quantique, une mesure de l'efficacité de la libération de neurotransmetteur présynaptique. Ce phénotype peut être rescapé en surexprimant miR-310-313 pendant le stade larvaire du système nerveux, suggérant une exigence d'expression génétique temporelle et spatiale spécifique pour ce groupe de miARN. Les miARN répriment l'expression de leurs cibles par appariement de bases avec le 3'UTR de leur mARN. Des algorithmes quantificatifs ont prédit Khc-73, un membre de la superfamille des protéines Kinesin (KIFs), comme une des cibles les plus plausibles pour miR-310-313. Nous émettons l'hypothèse que le groupe miR-310-313 régule la fonction synaptique en réprimant l'expression de Khc-73. Dans le soutien de notre hypothèse, nous démontrons que la surexpression de Khc-73 dans les neurones moteurs de la drosophile améliore la f