Syntaxin-1通过激活突触递质传递加速早期突触的形成

Syntaxin-1是一种多结构域蛋白,通过与synaptobrevin-2和SNAP-25形成SNARE复合体调节囊泡融合.然而,syntaxin-1在突触形成过程中是否发挥作用,目前尚不清楚.本研究显示syntaxin-1的表达水平与突触形成过程高度相关.Syntaxin-1的R151A和I155A突变影响其在突触形成中的促进作用,而Habc结构域或跨膜结构域在突触形成中无显著作用.结果表明,syntaxin-1通过激活突触囊泡释放来加速突触的形成.     

Syntaxin-1蛋白的多重功能(英文)

Syntaxin-1是特异性地分布在神经细胞突触前质膜上的蛋白。它早期被作为分子量为35 kD的synaptotagmin-1结合蛋白,但很快就被认识到是细胞质膜融合的关键蛋白。Syntaxin-1通过与SNAP25和Synaptobrevin/VAMP蛋白聚合,进而形成被认为是神经突触囊泡融合必要因子的SNARE核心复合体。作为一个多结构域的蛋白,syntaxin-1与多个突触蛋白相互作用,其作用远超出了仅作为SNARE核心复合体中一个蛋白质成员的作用。本文着重介绍了有关syntaxin-1与其它SNARE组份蛋白、munc18蛋白和钙离子通道的相互作用及其功能的最新研究进展。全面揭示syntaxin-1作为SNARE核心复合体成员的功能以及超越这一功能的作用,还有待于对其结构以及与其它突触蛋白相互作用特性的进一步深刻理解。     

神经末梢突触囊泡释放神经递质过程的调控蛋白

神经末梢突触囊泡释放神经递质是一个复杂且受到精细调控的过程,涉及多种蛋白质间的相互作用。位于突触囊泡膜上的突触囊泡蛋白／突触囊泡相关膜蛋白（synaptobrevin/VAMP),与位于突触前膜上的syntaxin和突触小体相关蛋白SNAP－25,三者聚合形成的可溶性N－甲基马来酰胺敏感因子（NSF）附着蛋白受体（SNARE）核心复合物是突触囊泡胞吐过程中的核心成分。本文主要围绕参与空触囊泡胞吐过程,以及调节SNARE核心复合物的形成,解离及其功能的蛋白质,并对突触囊泡胞吐过程的分子模型作一概述。     

神经递质释放过程中的可溶性NSF附着蛋白受体(SNARE)和相关蛋白

近年来,对突触小泡释放神经递质分子机制的研究迅速发展,发现了大量位于神经末梢的蛋白质.它们之间的相互作用与突触小泡释放神经递质相关,特别是位于突触小泡膜上的突触小泡蛋白/突触小泡相关膜蛋白(synaptobrevin/VAMP),位于突触前膜上的syntaxin和突触小体相关蛋白(synaptosome-associated protein of 25 ku),三者聚合形成的可溶性NSF附着蛋白受体(SNARE)核心复合体在突触小泡的胞裂外排、释放递质过程中有重要作用.而一些已知及未知的与SNARE蛋白有相互作用的蛋白质,可通过调节SNARE核心复合体的形成与解离来影响突触小泡的胞裂外排,从而可以调节突触信号传递的效率及强度,在突触可塑性的形成中起重要作用.     

Complexin 蛋白的研究进展

细胞中囊泡释放过程的SNARE假说认为SNARE(SolubleN ethyl maleimidesensitivefusionpro teinattachmentproteinreceptor)复合体是在突触囊泡和突触前膜融合过程中的基本元件。在这个过程中 ,还有许多蛋白质分子参与调控 ,如目前认为作为钙感受器的Synaptotagmin ,调节Syntaxin结合状态的nSec1,与NSF一起调节SNARE复合体解聚的alpha SNAP ,以及能与alpha SNAP竞争结合SNARE复合体的Complexin。本文就Complexin的研究状况作一介绍。     

Ca2+和突触细胞融合

神经突触传递对于神经系统功能的实现具有十分重要的意义,而神经突触传递涉及到突触囊泡膜和突触前膜的融合,3种膜蛋白SNARE特异性识别并形成复合物,从而介导了神经递质的释放。Ca^2 通过其感受器突触结合蛋白而调节了突触细胞的融合过程,也最终影响了神经元的胞吐作用。     

电子显微镜观察SNARE核心复合体的结构

作为神经突触中介导囊泡融合的核心蛋白,SNARE(soluble NSF attachment protein receptors)复合体由VAMP、syntaxin和SNAP25三种蛋白组成。而由其可溶性部分组成的SNARE核心复合体是发挥融合功能的关键部分。通过表达SNARE蛋白,应用分子筛和离子交换柱等纯化方法,重组得到了高纯度的SNARE核心复合体,并分析了其在水溶液中的稳定性。最后,采用负染电镜观察方法得到了该复合体的二维平均结构。在水溶液中,SNARE复合体核心部分为2.5 nm宽、12 nm长的棒状结构。     

蛋白磷酸化去磷酸化与突触囊泡循环

神经递质合成酶、胞吐相关蛋白、神经递质受体,以及离子通道等蛋白的磷酸化和去磷酸化对神经系统的功能具有重要作用。神经递质的释放往往伴随众多蛋白的磷酸化或去磷酸化过程,包括突触蛋白磷酸化引起突触囊泡从细胞骨架上解离、突触囊泡通过复合体SNARE和Ca2 的介导与突触前膜发生锚靠、融合和神经递质释放,以及以网格蛋白依赖的形式实现突触囊泡从突触前膜上内陷、出芽和缢缩后,从膜上裂解到胞浆中重新形成突触囊泡。因此,蛋白磷酸化和去磷酸化对于神经系统完成神经信号传递具有重要的意义。     

副粘病毒HN蛋白颈部与F相互作用区功能的研究

副粘病毒(Paramyxovirus)包膜上镶嵌着两种糖蛋白血凝素-神经氨酸酶(Hemagglutinin-neuraminidase,HN)和融合蛋白(Fusion protein,F),两者的相互作用是决定病毒宿主范围、毒力和传播的关键。为探讨HN颈部与F相互作用区(Fusion interaction region,FIR)在膜融合机制中的作用,选取新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)与人副流感病毒3型(human parainfluenza virus type 3,hPIV3)为研究对象,通过片段置换及同源重组技术构建嵌合体C1、C2,进一步将NDV及hPIV3 HN的FIR内第51位丝氨酸(Serine,S)、第55位天冬氨酸(Aspartic acid,D)定点突变为丙氨酸(Alanine,A),获得突变体NDVS51A、NDVD55A、hPIV3 S51A、hPIV3 D55A,对嵌合体及突变体蛋白的细胞表面表达效率、受体识别活性、神经氨酸酶活性、促细胞融合活性及半融合活性进行检测。结果:各嵌合体C1、C2及突变体NDV S51A、NDV D55A、hPIV3 S51A、hPIV3 D55A的细胞表达效率、神经氨酸酶活性(Neuraminidase,NA)与野生型相比差异不显著(P0.05),但促细胞融合活性均有不同程度的降低(P0.05),C1、C2、NDV S51A、NDV D55A、hPIV3 S51A、hPIV3 D55A分别为野生型的7%、9%、27%、19%、17%和21%;C1、C2、NDV S51A、NDV D55A、hPIV3 S51A、hPIV3 D55A的受体识别活性分别为14.7%、22.3%、35.5%、28.8%、33.9%和40.2%,与野生型相比差异显著(P0.05)。结果表明:副粘病毒HN蛋白颈部与F相互作用区的突变及置换使HN蛋白的促细胞融合活性、受体识别活性降低,其中第51位丝氨酸(S51)及第55位天冬氨酸(D55)发挥重要作用。     

拟南芥SNARE因子在膜泡运输中的功能

高等植物细胞含有复杂的内膜系统,通过其特有的膜泡运输机制来完成细胞内和细胞间的物质交流。膜泡运输主要包括运输囊泡的出芽、定向移动、拴留和膜融合4个过程。这4个过程受到许多因子的调控,如Coat、SM、Tether、SNARE和Rab蛋白等,其中SNARE因子在膜融合过程中发挥重要功能。SNARE因子是小分子跨膜蛋白,分为定位于运输囊泡上的v-SNARE和定位于靶位膜上的t-SNARE,两类SNARE结合形成SNARE复合体,促进膜融合的发生。SNARE蛋白在调控植物体生长发育以及对外界环境响应等生理过程中起重要作用。该文对模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）SNARE因子的最新细胞内定位和功能分析等研究进展进行了概述。     

植物SNARE蛋白的结构与功能

在真核生物细胞囊泡运输过程中的膜融合主要是由SNARE蛋白介导的,SNARE蛋白的结构高度保守.研究发现,植物中的SNARE蛋白促进植物细胞板形成,能与离子通道蛋白相互作用,有利于植物的正常生长发育,能提高植物的抗病性及参与植物的向重力性作用.应用基因组学和蛋白质组学技术结合细胞学水平上的分析方法有助于深入揭示植物SNARE蛋白家族成员的功能,明确SNARE蛋白在信号转导途径中的作用,阐明动植物免疫系统的区别和联系.     

Sec1/Munc18蛋白的研究进展

大多数细胞包含许多种转运到不同目的地的囊泡.尽管存在许多特定的转运途径,根本的分子原则非常相似并在进化中保守.有充足的证据表明,膜融合除需要SNARE蛋白家族的参与外,也需要Sec1/Munc18(SM)蛋白;但是与SNARE蛋白功能的一致清楚相反,不同的实验系统得到的不同研究数据,使人们对于不同的SM蛋白的确切作用、作用位点和它们与SNARE蛋白的作用方式持不同观点.不同的SM蛋白与SNARE蛋白存在三种不同的作用模式.最近的研究确定,Munc18-1直接促进融合,并且它可能以所有三种模式与SNARE蛋白相互作用.本文综述了该领域的最新研究进展.     

驱动细胞膜融合的发动机——SNAREs蛋白

主要介绍了SNARE蛋在在膜融合过程中的核心驱动作用。自1980s后期SNARE蛋白被发现以后,SNAREs就作为细胞膜融合蛋白复合体的关键组分而获得普遍认同。尽管不同SNARE蛋白的基因组成序列存在差异,但它们的功能在进化上似乎是保守的,均涉及细胞生长、膜修复、细胞骨架动力学和突触传递等许多方面的细胞膜融合活动。从这些发现可以看到,膜融合机制展示了SNARE蛋白复合体作为一种超级微型机器工作的迷人画卷。     

囊泡运输的分子细胞机制

内膜系统构成了细胞及细胞器之间的天然屏障,保证重要的生命活动在相对独立的空间内进行。细胞内膜性细胞器之间的物质(如蛋白质、脂类)的运输主要是通过囊泡完成的。囊泡运输需要货物分子、运输复合体、动力蛋白和微管等的参与以及多种分子的调节,包括出芽、锚定和融合等过程。从上世纪60年代开始,人们认识到细胞分泌的蛋白需要先进入内质网,再到高尔基体,然后分泌到其作用部位。之后,信号肽假说被提出和证明。随后的研究完善了囊泡运输的过程,包括经内质网到高尔基体的蛋白质分泌运输过程中关键的调控基因及其作用环节、蛋白质复合物SNARE(可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感的融合蛋白附着蛋白受体)在囊泡锚定和融合中的作用机制等。在囊泡运输中的具有代表性的神经细胞突触囊泡中,触发突触囊泡融合的钙感受器(synaptotagmin)能快速准确地将钙信号传递到突触囊泡,通过与SNARE复合体等作用,实现与细胞膜融合并释放神经递质,最终完成神经信息的传递。该文从囊泡运输的研究历史回顾、已有研究成果以及未来展望等三个方面对囊泡运输分子细胞机制进行了阐述。     

酿酒酵母全基因组SNARE蛋白的亚细胞定位研究

在真核细胞中,内质网、高尔基体、质膜等膜结构间的蛋白质运输主要通过囊泡出芽和融合实现。SNARE蛋白家族在介导囊泡与目的膜结构融合过程中发挥关键作用。在模式生物酿酒酵母中,对全基因组SNARE蛋白的系统研究仍有不足。此研究构建了一套用于标记酿酒酵母基因组全部24种SNARE的工具质粒。该系列质粒既能呈现出良好的定位特征,又避免了过度表达造成的定位异常。通过与细胞器标记共定位验证了SNARE蛋白的亚细胞定位。结果发现3种SNARE的定位与之前报道不符:Bos1定位于早高尔基体,Snc1和Bet1定位于晚高尔基体/早内体。另外,Sec9定位于芽尖和芽颈,这是首次观察到Sec9在活酵母细胞中的定位。这项工作首次全面的检验了酵母SNARE家族蛋白的亚细胞定位,为后续SNARE蛋白功能研究提供了新线索,并为相关研究提供了一套工具质粒。     

分裂泛素化酵母双杂交系统研究光合膜蛋白相互作用

光合类囊体膜主要由光系统Ⅱ、细胞色素b6f复合物、光系统Ⅰ以及ATP合酶4个超分子复合物组成.利用分裂泛素化酵母双杂交系统研究光合类囊体膜蛋白间的相互作用.将叶绿体psbA基因编码的D1蛋白作为诱饵蛋白,以叶绿体基因psbD编码的D2蛋白、petB编码的Cytb6蛋白作为靶蛋白,分别共转化酵母菌株后进行相互作用分析.实验结果表明,诱饵蛋白D1能与来源于同一复合物光系统Ⅱ的D2蛋白发生相互作用,而与来源于细胞色素b6f复合物的Cytb6蛋白没有互作.这一结果表明,分裂泛素化酵母双杂交系统可以用于检测光合膜蛋白间的相互作用,从而为研究光合膜蛋白生物发生的调控机理提供一个有效的工具.     

植物SNARE 蛋白的结构与功能

在真核生物细胞囊泡运输过程中的膜融合主要是由SNARE蛋白介导的, SNARE蛋白的结构高度保守。研究发现, 植物中的SNARE蛋白促进植物细胞板形成, 能与离子通道蛋白相互作用, 有利于植物的正常生长发育, 能提高植物的抗病性及参与植物的向重力性作用。应用基因组学和蛋白质组学技术结合细胞学水平上的分析方法有助于深入揭示植物SNARE蛋白家族成员的功能, 明确SNARE蛋白在信号转导途径中的作用, 阐明动植物免疫系统的区别和联系。     

拟南芥SNARE因子在膜泡运输中的功能

高等植物细胞含有复杂的内膜系统, 通过其特有的膜泡运输机制来完成细胞内和细胞间的物质交流。膜泡运输主要包括运输囊泡的出芽、定向移动、拴留和膜融合4个过程。这4个过程受到许多因子的调控, 如Coat、SM、Tether、SNARE和Rab蛋白等, 其中SNARE因子在膜融合过程中发挥重要功能。SNARE因子是小分子跨膜蛋白, 分为定位于运输囊泡上的v-SNARE和定位于靶位膜上的t-SNARE, 两类SNARE结合形成SNARE复合体, 促进膜融合的发生。SNARE蛋白在调控植物体生长发育以及对外界环境响应等生理过程中起重要作用。该文对模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)SNARE因子的最新细胞内定位和功能分析等研究进展进行了概述。     

Dynamin-Ⅰ的功能结构域及其在突触囊泡内吞过程中的作用

在神经系统中,突触是神经元间信息传递的桥梁。突触囊泡通过胞吐和内吞作用完成一次突触囊泡循环。Dynamin-Ⅰ(又称发动蛋白-1),为三磷酸鸟苷酶(GTPase)家族的一员,由四个功能结构域组成,分别为N末端GTPase域、普列克底物蛋白同源域、GTPase效应结构域和C末端脯氨酸和精氨酸富集域。目前大量研究证明,dyanmin-Ⅰ的四个功能结构域各自具有特定的功能、接受不同的调控机制,在突触囊泡胞吞过程中发挥重要作用。因此深入研究dyanmin-Ⅰ的四个功能结构域以及其在突触囊泡内吞过程中的生理调控的方式和位点,具有重要的理论和实践意义。     

植物R-SNARE蛋白研究进展

真核细胞中囊泡膜与靶膜的融合是囊泡运输的关键环节,由进化保守的SNARE(soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor)蛋白家族介导完成。SNARE蛋白可被分为定位于囊泡的R-SNARE(v-SNARE)和定位于靶膜的Q-SNARE(t-SNARE)两大类。R-SNARE与QSNARE的特异性配对形成“SNARE复合物”,该复合物可介导囊泡膜与靶膜融合。与酵母和动物相比,植物R-SNARE基因在进化过程中经历了大量扩增,推测其与植物细胞特有的胞内转运途径有关。该文综述了R-SNARE参与植物发育和胁迫响应的研究进展,结合其亚细胞定位信息探讨了不同RSNARE的作用靶位和调控特点,并对该领域研究前景进行了展望。