科学家解开25年的神经学难题

生物通报道，美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员近日解开了一个25年的神经学难题，发现了突触素的作用，有望更好地治疗那些学习障碍和精神发育迟滞的人，该成果发表在本期的《Neuron》杂志上。

　　

生物通报道，美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员近日解开了一个25年的神经学难题，有望更好地治疗那些学习障碍和精神发育迟滞的人，该成果发表在本期的《Neuron》杂志上。

突触素（synaptophysin）是目前发现的最丰富的突触囊泡膜蛋白。尽管最近有研究将突触素的丧失与学习障碍和神经发育迟滞联系起来，但它发现至今已有25年之久，而科学家们仍不能确切说出它到底是干什么的。

如今，美国威斯康星大学的研究人员利用光学成像和电生理实验，证明在培养的海马神经元中，突触素是突触囊泡的高效内吞所必需的。截短分析表明突触素中不同的结构部分差异调节了刺激期间及之后的囊泡回收。因此，突触素至少调节了胞吞的两个阶段，以确保持续的神经元活动期间及之后的囊泡可用性。

在神经系统中，当囊泡在突触释放神经递质时，胞吐过程开始。之后突触另一端的接收神经元与神经递质结合，并激活信号。为了结束第一阶段，用过的囊泡与供体细胞膜融合。在称之为胞吞的回收阶段，新囊泡脱离供体细胞表面，重新载入神经递质。

文章的通讯作者，HHMI的Edwin Chapman教授回忆道，在80年代晚期，当他还是个研究生的时候，突触素就是个难题。因此，当他现在的研究生Sung E. Kwon谈到他想用一些最新的技术来分析这个问题时，Chapman欣然同意了。

他们使用了经过遗传改造、无突触素的小鼠，Kwon在囊泡蛋白上挂了一个荧光标签，这样它就能够观察胞吐-胞吞循环。他还是用电生理学方法来分析正常及无突触素囊泡的信号。实验结果表明，突触素缺乏对胞吐作用无影响，但使胞吞过程中囊泡的循环明显减少。这一点，他们进行了证实，在插入突触素之后，重新获得了正常的胞吞。

他们发现，突触素调节了突触囊泡胞吞的两个不同阶段，在持续的神经元活动期间以及之后。缺乏囊泡延迟了可用囊泡的补充。作者认为，这种缺陷或许有助于解释突触素突变的人可能会神经发育迟滞。

作者还谈到，目前还需要更多的研究来了解这种循环缺陷如何导致神经发育迟滞，他们也开始研究能跨越这种缺陷、重建正常胞吞状态的分子。（生物通 薄荷）

原文摘要：

Synaptophysin Regulates the Kinetics of Synaptic Vesicle Endocytosis in Central Neurons

Neuron, Volume 70, Issue 5, 847-854, 9 June 2011

摘要：
Despite being the most abundant synaptic vesicle membrane protein, the function of synaptophysin remains enigmatic. For example, synaptic transmission was reported to be completely normal in synaptophysin knockout mice; however, direct experiments to monitor the synaptic vesicle cycle have not been carried out. Here, using optical imaging and electrophysiological experiments, we demonstrate that synaptophysin is required for kinetically efficient endocytosis of synaptic vesicles in cultured hippocampal neurons. Truncation analysis revealed that distinct structural elements of synaptophysin differentially regulate vesicle retrieval during and after stimulation. Thus, synaptophysin regulates at least two phases of endocytosis to ensure vesicle availability during and after sustained neuronal activity.