Bai, J. et al. PIP2 increases the speed of response of synaptotagmin и steers its membrane-penetration activity toward the plasma membrane. Nature Struct. Mol. Biol.3, 36–44 (2004) (doi:10.1038/nsmb709) |
FURTHER READINGChapman, E. R. Synaptotagmin: a Ca2+ sensor that triggers exocytosis? Nature Rev. Mol. Cell Biol.3, 498–508 (2002) | | | |
WEB SITES
(Рис.7.) | Quantification of trans syt-membrane interactions.
In an emergency situation, a speedy response is essential — whether it's at the level of an ambulance responding to an emergency phone call or a reflex response of the nervous system to a painful stimulus. Nerves communicate with one another by the Ca2+-induced exocytosis of synaptic vesicles и, in Nature Structural и Molecular Biology, Chapman и colleagues now provide insights into how this event can occur so rapidly.
закреплен в мембранах синаптических пузырьков с помощью своего трансмембранного домена и он м. определять уровни Ca2+ посредством своих двух цитоплазматических (C2A и C2B). Такой мониторинг Ca2+, как полагают, важен для Ca2+-индуцируемого слияния docked пузырьков. Предполагаемым эффектором функции synaptotagmin-I является phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2), который, как было недавно показано, избирательно локализуется в плазматической мембране. Chapman и др. изучали взаимодействие synaptotagmin I с PtdIns(4,5)P2-содержащими мембранами.
Авт. впервые достигли возможности, чтобы фрагменты C2A, C2B и C2A–C2B взаимодействовали с липосомами, содержащими различные количества PtdIns(4,5)P2. В присутствии Ca2+, C2A единственный взаимодействует с липосомами, содержащими высокие уровни PtdIns(4,5)P2, это м.бы и не иметь физиологического значения, т.к. C2A–C2B и C2B взаимодействуют с липосомамим. содержащими низкие уровни PtdIns(4,5)P2. Отметим, что два последних фрагмента взаимодействуют также с этими липосомами в отсутствие Ca2+, это указывает на то, что C2B м. соединяться с PtdIns(4,5)P2 до появления сигнала Ca2+in vivo.
В ответ на Ca2+, Ca2+-связывающие петли из C2A и C2B доменов, как было установлено, проходят через мембранный бислой, поэтому Chapman и др. вставляли флюоресцентные зонды в четыре петли C2A–C2B, чтобы посмотреть происходит ли это в случае PtdIns(4,5)P2-содержащих мембран. Они использовали липосомы, содержащие PtdIns(4,5)P2 и вставленные в мембрану, fluorescence-quenching метки, чтобы показать что в ответ на Ca2+, три из четырех петель C2A–C2B проходят сквозь бислой. Напротив, в отсутствие Ca2+, C2A–C2B соединенеие происходит в отсутствие quenching, это указывает на то, что Ca2+-независимое связывание не нуждается в пенетрации мембраны. Фактически авт. показали, что это соединение происходит посредством polybasic области с боку C2B.
Итак, увеличивает ли это 'pre-binding' скорость Ca2+-индуцированной реакции synaptotagmin I? Если авт. предварительнро смешивали C2A–C2B с PtdIns(4,5)P2-содержащими липосомами в отсутствие Ca2+, то реакция C2A–C2B на Ca2+ происходила с submillisecond кинетикой протекала более быстро, чем когда ступень предварительного смешивания отсутствовала. Далее они показали, что PtdIns(4,5)P2 направляет synaptotagmin I в направлении PtdIns(4,5)P2-содержащих мембран. Synaptotagmin I воссозданный в виде proteoliposomes взаимодействует преимущественно с PtdIns(4,5)P2-содержащими мембранами в trans; это взаимодействие происходит в отсутствие Ca2+ и и усиливается с помощью Ca2+.
Chapman и др. предложили модель, согласно которой боковая сторона C2B домена сначала направляет synaptotagmin I к PtdIns(4,5)P2-содержащим мембранам путём взаимодействия с PtdIns(4,5)P2 Ca2+-независимым способом. manner. В результате подобного предварительного связывания в ответ на Ca2+, оказывается необходимым только переориентировать C2 домены, так что Ca2+-связывающие петли м. быстро проходить через бислой. Взаимодействия Synaptotagmin-I–PtdIns(4,5)P2 являются , следовательно, необходимыми для направления membrane-penetration активности synaptotagmin I в направлении плазматиеской мембраны, также как и для увеличения скорости Ca2+-индуцируемой реакции synaptotagmin I.
