ORIGINAL RESEARCH PAPER
Fernandez-Chacon, R. et al. Synaptotagmin I functions as a calcium regulator of release probability. Nature 410, 41-49 (2001) [Abstract] | Article | PubMed | ISI |
FURTHER READING
Jahn, R. & Sudhof, T. C. Membrane fusion and exocytosis. Annu. Rev. Biochem. 68, 863-911 (1999) | PubMed | ISI |
(Рис.3.) | Detailed model of synaptotagmin–membrane interactions.
(Рис.4.) | A model for synaptotagmin function during exocytosis.
Гипотеза SNARE была предложена для объяснения слияния мембран. SNARE белки действительно участвуют непосредственно в реакции слияния. В синапсах, основное событие слияния происходит во время высвобождения трансмиттера, т.к синаптические пузырьки сливаются с пресинаптической мембраной.
Fernandez-Chacon и др получили доказательства, что синаптотагмин запускает высвобождение трансмиттера путем связывания кальция.
Авт. охарактеризовали форму synaptotagmin I , несущего мутацию в одном из своих кальций-связывающих доменов. Эта точковая мутация снижает сродство к кальцию вдвое, но не вызывает достоверных изменений в ее трехмерной структуре. Итак, любое влияние мутации на высвобождение трансмиттера должно скорее всего быть связано со снижением ее сродства к катионам, чем со вторичными эффектами, такими как неправильное складывание или дестабилизация белка. Fernandez-Chacon et al. затем заместили дикого типа synaptotagmin I мутантной формой у мышей и проанализировали высвобождение трансмиттера в культивируемых нейронах. Они нашли, что вероятность высвобождения снижалась в 2-3 раза и что эффект не связан с изменениями в готовности к высвобождению синаптических пузырьков, а скорее со снижением чувствительности к кальцию экзоцитотической кухни (machinery).
Хотя точный механизм, с помощью которого связывание кальция синаптотагмином сопровождается слиянием пузырьков, неизвестен, ответ будет получен вскоре. Хорошо известно взаимодействие synaptotagmin с syntaxin и наши занния детальной структуры комплекса, образуемого syntaxin, synaptobrevin и SNAP25 - SNARE комплекса критического для слияния- четко говорит нам, что мы на правильном пути.
Edwin R. Chapman SYNAPTOTAGMIN: A Ca2+ SENSOR THAT TRIGGERS EXOCYTOSIS? Nature Reviews Molecular Cell Biology 3, 498 -508 (2002)
Уже давно известно, что Ca2+ быстро запускает экзоцитоз (exocytosis) нейротрансмиттеров из нейронов. Одним из белков, которые играет решающую роль в этой секреции событий, является synaptotagmin I, обильно представленный в синаптических пузырьках, который связывает ионы Ca2+ посредством двух C2 доменов. Эти свойства подтверждают идею, что synaptotagmin I м. функционировать как сенсор Ca2+, который запускает высвобождение нейротрансмиттеров.
Нейрональный экзоцитоз запускается ионами Ca2+ и членами семейства synaptotagmin генов(>13 изоформ), которые считаются сенсорами Ca2+ и запускают высвобождение нейротрансмиттеров. Synaptotagmin I - это лучше всех остальных охарактеризовнная форма, которая наиболее сильно связывает Ca2+ в секреторных органеллах.
Генетические исследования показали, что synaptotagmin I функционирует на нескольких стадиях в цикле синаптических пузырьков, включая ключевую функцию между закреплением в доке (docking) и слиянием пузырьков, это согласуется с его предполагаемой ролью как сенсора Ca2+ во время экзоцитоза. Synaptotagmin I играет также ключевую роль в эндоцитозе и после слияния.
Установлены структуры, чувствительные к кальцию (Ca2+-sensing домены) synaptotagmin — C2A и C2B — и Ca2+-связывающие сайты этих доменов.
Как же Ca2+ регулирует взаимодействие synaptotagmin с эффекторами. Ca2+ обеспечивает частичное проникновение Ca2+-связывающих петель C2 доменов синаптотагмина в липидные бислои (bilayers) с очень быстрой кинетикой. Проникновение в плазматическую мембрану м. стягивать двуслои вместе, облегчая слияние.
C2 domains синаптотагмина взаимодействуют также непосредственно с компонентами SNARE комплекса, который, как полагают, составляет суть законсервированной машины по слиянию мембран. Эти взаимодействия м. облегчать сборку SNARE комплексов, чтобы ускорить слияние.
В настоящее время усилия направлены на реконструкцию запускаемого Ca2+ слияния мембран. Модель систеы м. позволить определить, является ли синаптотагмин сенсором Ca2+ , который запускает экзоцитоз.
Synaptotagmin III
Synaptotagmin III is a critical factor for the formation of the perinuclear endocytic recycling compartment and determination of secretory granules size
Elena Grimberg, Ze Peng, Ilan Hammel, and Ronit Sagi-Eisenberg JCS 2003 116: 145-154.
Рис | A model illustrating Syt III function in endosomal trafficking.
Среди многочисленных многообразных семейств белков, участвующих в контроле мембранного trafficking, находятся и synaptotagmins. Это большие интегральные мембранные белки, которые связывают phospholipids и t-SNAREs syntaxins. Synaptotagmin I и synaptotagmin II, как полагают, функционируют в высвобождении нейротрансмиттеров и лизосомном экзоцитозе, соотв., но в точности мало известно о том, что делают др. 11 членов этого семейства. Ronit Sagi-Eisenberg и др. изучали роль synaptotagmin III, который экспресируется в поддерживающих (mast) клетках (см ). Ко-локализация белка с маркерными белками, такими как EEA1 и histamine, указывает на то, что он присутствует в ранних эндосомах и секреторных гранулах. Затем они использовали подход с антисмысловой кДНК, чтобы снизить уровни synaptotagmin III: хотя это не сказывалось на поступление груза (transferrin) в ранние эндосомы, однако это блокироало транспорт из ранних эндосом в околоядерный endocytic recycling compartment (ERC) а также вызывало образование увеличенных секреторных гранул. Авт. приходят к заключению, что synaptotagmin III является критическим для транспорта груза из ранних эндосом в ERC. Более того, учитывая его эффект на секреторные гранулы, они предположили, что он является частью нового механизма рециклинга материала из незрелых секреторных гранул в ERC во время его созревания.
)