eLIFE：神经递质释放的分子调控机制

　　

　　突触传递是神经系统信息交流最重要的方式，主要依赖囊泡介导的神经递质释放完成。神经递质释放具有快速、精确、可重复三大特点。突触囊泡可以在不足1ms时间内完成释放，这种快速同步化释放一般认为是通过囊泡-质膜融合前的囊泡在质膜上的停靠和启动来实现的。然而，神经元如何在保证快速释放神经递质的同时，又能及时为下一轮的释放做好准备，长期以来没有很好解答。

　　中国科学院遗传与发育生物学研究所丁梅课题组发现囊泡释放过程中经典的Ca2+感受器Synaptotagmin1可以精密协调停靠复合体形成过程中关键分子Rab3的活性和定位，作为分子开关调节停靠复合体在囊泡释放过程中的组装和及时去组装。

   在神经元静息状态下，Synaptotagmin 1结合Rab3水解过程中关键分子RabGAP，抑制Rab3的GTP水解，帮助维持Rab3的囊泡结合状态，促进Rab3和RIM形成停靠复合体。神经元激活后，Ca2+内流导致Ca2+与Synaptotagmin1的结合，一方促进突触囊泡的释放；另一方面，减弱Synaptotagmin与RabGAP的结合能力，解除对Rab3水解的抑制作用，在实现囊泡融合的同时，完成停靠复合体的去组装。

　　该研究首次揭示了Ca2+感受器synaptagmin1在调节突触囊泡停靠复合体组装和去组装过程中的新功能。回答了长期以来关于RAB-3在突触囊泡释放过程中其活性究竟如何被时空特异性调控的问题。该研究结果在线发表于eLIFE 期刊。丁梅课题组的博士研究生程运生、王家明为该论文的共同第一作者。这一工作得到了国家自然科学基金委、科技部和中科院的资助。

原文摘要：

Synaptotagmin 1 directs repetitive release by coupling vesicle exocytosis to the Rab3 cycle

In response to Ca2+ influx, a synapse needs to release neurotransmitters quickly while immediately preparing for repeat firing. How this harmonization is achieved is not known. Here, we found that the Ca2+ sensor synaptotagmin 1 orchestrates the membrane association/disassociation cycle of Rab3, which functions in activity-dependent recruitment of synaptic vesicles. In the absence of Ca2+, synaptotagmin 1 binds to Rab3 GTPase activating protein (GAP) and inhibits the GTP hydrolysis of Rab3 protein. Rab3 GAP resides on synaptic vesicles and synaptotagmin 1 is essential for the synaptic localization of Rab3 GAP. In the presence of Ca2+, synaptotagmin 1 releases Rab3 GAP and promotes membrane disassociation of Rab3. Without synaptotagmin 1, the tight coupling between vesicle exocytosis and Rab3 membrane disassociation is disrupted. We uncovered the long-sought molecular apparatus linking vesicle exocytosis to Rab3 cycling and we also revealed the important function of synaptotagmin 1 in repetitive synaptic vesicle release.