Abstract The aberrant formation and function of neuronal synapses are recognized as major phenotypes in many cases of neurodevelopmental (NDDs) and -psychiatric disorders (NPDs). A growing body of research has identified an expanding number of susceptibility genes encoding proteins with synaptic function. Here, we present the first brain-focused characterization of a potential new susceptibility gene, ARHAGP8 , which encodes a Rho GTPase activating protein (RhoGAP). Accumulating evidence suggests that ARHGAP8 plays a pivotal role in the pathogenesis of NPDs/NDDs. We provide the first evidence for ARHGAP8 as a novel player at excitatory synapses, with its synaptic localisation linked to the presence of the developmentally important NMDA receptor subunit GluN2B. By increasing ARHGAP8 levels in hippocampal neurons to mimic the copy number variant found in a subset of patients, we observed reductions in dendritic complexity and spine volume, accompanied by a significant decrease in synaptic AMPA receptor-mediated transmission. These results suggest that ARHGAP8 plays a role in shaping the morphology and function of excitatory synapses, and prompt further investigation of ARHGAP8 as a candidate gene in NDDs/NPDs.

Summary The M-current is a low-threshold potassium current that modulates neuronal excitability and suppresses repetitive firing. However, the mechanisms regulating M-channel function remain unclear. We identified type I Transmembrane AMPA receptor Regulatory Proteins (TARPs) as M-channel Kv7.2 subunit interactors in cortical neurons, with their interaction increasing upon neuronal depolarization. Co-expression of TARPs with Kv7.2 increased channel surface expression and Kv7.2-mediated currents, while disrupting TARP-γ2 expression in neurons perturbed dendritic Kv7.2 nano-clusters and decreased M-currents. Knock-in mice with an intellectual disability-associated TARP-γ2 variant showed reduced hippocampal M-currents and increased seizure susceptibility, indicating that disrupting TARP-γ2 regulation of Kv7.2-M-channels is epileptogenic. These findings show that TARP-γ2, a synaptic protein crucial for excitatory transmission, also controls intrinsic excitability via M-channels. This discovery provides a link between synaptic transmission and neuronal excitability, with implications for disease, as the interplay between synaptic and intrinsic plasticity is pivotal to how the brain adapts to varying input signals. Highlights Type I TARPs bind to Kv7.2-M-channels and enhance Kv7.2-mediated currents. TARP-γ2 governs the neuronal nano-organization and function of Kv7.2 channels. Intellectual disability-associated TARP-γ2 variant impairs M-currents and facilitates seizures. Type I TARPs can serve as molecular integrators of synaptic and intrinsic excitability.

ABSTRACT Mutations linked to neurodevelopmental disorders, such as intellectual disability (ID), are frequently found in genes that encode for proteins of the excitatory synapse. Transmembrane AMPA receptor regulatory proteins (TARPs) are AMPA receptor auxiliary proteins that regulate crucial aspects of receptor function. Here, we investigate an ID-associated mutant form of the TARP family member stargazin. Molecular dynamics analyses showed that the stargazin V143L variant weakens the overall interface of the AMPAR:stargazin complex and hinders the stability of the complex. Knock-in mice for the V143L stargazin mutation manifest cognitive and social deficits and hippocampal synaptic transmission defects. In the hippocampus of stargazin V143L mice, CA1 neurons show impaired spine maturation in basal dendrites, and synaptic ultrastructural alterations. These data demonstrate a causal role for mutated stargazin in the pathogenesis of ID and highlight its role in the development and function of hippocampal synapses.