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Neuron:诺奖大师揭秘神经递质释放的新型分子机制

来源:生物谷 2013-10-11 23:18

斯坦福大学的研究者Thomas C. Südhof通过研究揭示了神经递质如何在神经元突触间释放。

(Credit: Neuron, Volume 75, Issue 1, 11-25, 12 July 2012, Sudhof)

2013年10月11日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,刊登在国际著名杂志Neuron上的一篇研究论文中,今年的诺贝尔获奖者,来自斯坦福大学的研究者Thomas C. Südhof通过研究揭示了神经递质如何在神经元突触间释放。

包含神经递质的小囊泡是在神经元中发现的,其和轴突的末端非常相近,其可以和轴突附近的神经元细胞膜快速融合,从而将其内容物释放到突触中去;这些囊泡如何和神经元细胞膜进行融合,至今科学家仍有争议,然而理解这个过程对于研究神经元之间沟通的机制非常重要。

此前研究认为,囊泡和轴突细胞膜外部名为SNARE的蛋白质可以聚集在一起形成一种小孔,便于囊泡中的神经递质通过并且释放到突触中去;如今本文的研究者发现,这些蛋白质并不会形成小孔,而其主要的角色或许是在物理上驱动囊泡和轴突的细胞膜使其彼此距离更近一些,一旦其相互接触,其就会自发融合。

研究者Südhof表示,SNARE跨膜区域的重要性此前在生理学融合反应中并未进行研究,我们的研究揭示了SNARE跨膜区域对融合必不可少,而且也可以维持调节性融合的正常效率,与此同时本文也揭示了SNARE跨膜区域在融合过程中的作用,以及提出了SNAREs作为“发电机”维持融合功能的角色,比如其功能就是驱动细胞膜紧密接触。

这项研究将改变揭示神经递质从神经元中释放的模型,当然未来还有很多问题需要去深究,来揭示突触中SNAREs在神经递质释放中所扮演的角色。(生物谷Bioon.com)

Lipid-Anchored SNAREs Lacking Transmembrane Regions Fully Support Membrane Fusion during Neurotransmitter Release

Peng Zhou, Taulant Bacaj, Xiaofei Yang, Zhiping P. Pang, Thomas C. Südhof

Synaptic vesicle fusion during neurotransmitter release is mediated by assembly of SNARE- and SM-protein complexes composed of syntaxin-1, SNAP-25, synaptobrevin-2/VAMP2, and Munc18-1. Current models suggest that SNARE-complex assembly catalyzes membrane fusion by pulling the transmembrane regions (TMRs) of SNARE proteins together, thus allowing their TMRs to form a fusion pore. These models are consistent with the requirement for TMRs in viral fusion proteins. However, the role of the SNARE TMRs in synaptic vesicle fusion has not yet been tested physiologically. Here, we examined whether synaptic SNAREs require TMRs for catalysis of synaptic vesicle fusion, which was monitored electrophysiologically at millisecond time resolution. Surprisingly, we find that both lipid-anchored syntaxin-1 and lipid-anchored synaptobrevin-2 lacking TMRs efficiently promoted spontaneous and Ca2+-triggered membrane fusion. Our data suggest that SNARE proteins function during fusion primarily as force generators, consistent with the notion that forcing lipid membranes close together suffices to induce membrane fusion.

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