中南民族大学PNAS发表神经科学成果

　　

生物通报道：中枢神经系统利用SNAREs和其他突触蛋白介导的Ca2+触发的突触小泡融合，将神经递质释放到突触间隙。Complexin——一个小的胞浆蛋白，对于调节自发性minirelease和激活Ca2+触发的融合，发挥着双重的作用，但是目前其分子机制还不是非常明确。

来自中南民族大学、斯坦福大学和西安交通大学等处的研究人员发现，哺乳动物complexin的C端结构域，可以一种曲率依赖性的方式与膜相互作用，类似于其他曲率传感蛋白，例如α突触核蛋白。连同以前的线虫complexin研究，这些结果表明，C端结构域的曲率传感是进化上保守的。此外，突触小泡到高度弯曲膜的定位，对于调节complexin的同步释放，是非常重要的。相关研究结果发表在最近的《PNAS》杂志。延伸阅读：盘点现代神经科学中的新旧技术（上）；盘点现代神经科学中的新旧技术（下）。

中南民族大学生物医学工程学院的阳小飞（Xiaofei Yang）教授、斯坦福大学的刁佳杰（Jiajie Diao）博士和美国科学院院士、斯坦福大学的Axel T. Brunger教授，是本文共同通讯作者。阳小飞教授博士毕业于华中科技大学，曾在美国西南医学中心、斯坦福大学从事博士后研究，长期从事囊泡转运与释放，钙离子调节神经递质释放机制的科学研究工作。在包括Science，Neuron，PNAS，J Neurosci等国际著名期刊在内的各类SCI收录期刊中发表文章10余篇文章，研究成果在国际上有较大影响。

Axel Thomas Brunger教授现任美国科学院院士，美国斯坦福大学分子细胞生理学教授，是结构生物学的权威人士，其研究领域包括神经传递的分子机制、囊泡运输和膜融合的分子机理，X射线晶体学以及核磁共振波谱学方法检测蛋白结构，计算机模拟生物大分子，已在Science、 Nature、Proc Natl Acad Sci、Nature Protocol、J Biol Chem和Sturcture等国际一流学术专业期刊发表多篇论文，并且担任多个国际学术期刊如Proc Natl Acad Sci和Biophysical Journal的编委。

索取AKTA pure 蛋白纯化系统的详细技术资料，请填写联系方式

突触小泡的膜融合是神经系统中神经递质释放的一个重要过程。主要融合机器包括SNARE（可溶性NSF附着蛋白受体）融合蛋白synaptobrevin/VAMP2（囊泡相关膜蛋白）、syntaxin-1和SNAP-25及其他突触蛋白，包括突触结合蛋白、complexin、Munc13和Munc18。Complexin是一个小的胞浆蛋白，在哺乳动物、果蝇和线虫中是进化保守的，它与突触结合蛋白合作，调节着突触囊泡的胞吐作用。

这项研究主要集中在complexin-1亚型（简称Cpx）。Cpx可以分成四个结构域，具有不同的功能：灵活的N端和C端结构域，一个辅助结构域和一个中央α螺旋结构域。Cpx的N端结构域对于小鼠神经元和分离的嗜铬细胞中的快速同步释放，起着一定的作用。C端结构域与磷脂结合，它对于神经元中的突触囊泡启动，非常的重要。没有C端结构域的Cpx不能抑制培养神经元中的自发释放，但是仍能激活培养神经元和重组系统中Ca2+激活的释放。

线虫complexin的C端结构域可通过一个膜结合基序，与弯曲膜相互作用。辅助结构域调节着神经元中的自发融合，并且它抑制重组系统中不依赖于Ca2+的融合。虽然辅助结构域是调节自发释放所必需的，但是，相比较Cpx敲除的修复实验中的野生型神经元，这个结构域的突变，不会对影响Cpx融合的激活，并且在重组系统中它可能被完全去除，同时仍然保持Cpx的激活功能。α螺旋中心结构域可结合SNARE复合体，并且对于目前所有已研究的物种中的Cpx功能，是必不可少的，包括启动、抑制自发融合和激活Ca2+触发的融合。

综合这些数据，该研究小组发现，Cpx是突触囊泡融合的一个重要调节器：它促进Ca2 +触发的突触囊泡融合，连同SNAREs和synaptotagmins，同时抑制或调节某些物种或实验条件下的自发融合。

在这项研究中，研究人员调查了Cpx的C-末端结构域的作用。利用单分子膜结合分析，他们发现，与以往对线虫complexin的研究结果一致，哺乳动物的Cpx优先结合到高度弯曲的膜。对皮质神经元中complexin-1/2双敲除（KD）的修复研究表明，突触囊泡膜定位的行为类似于野生型对照物，而优先的质膜定位可干扰自发释放的抑制。通过这些数据，研究人员发现，C-末端结构域对于Ca2 +触发的释放激活是消耗性的，但适当的膜定位对于自发释放的调节，是非常重要的。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
C-terminal domain of mammalian complexin-1 localizes to highly curved membranes
Abstract: In presynaptic nerve terminals, complexin regulates spontaneous “mini” neurotransmitter release and activates Ca2+-triggered synchronized neurotransmitter release. We studied the role of the C-terminal domain of mammalian complexin in these processes using single-particle optical imaging and electrophysiology. The C-terminal domain is important for regulating spontaneous release in neuronal cultures and suppressing Ca2+-independent fusion in vitro, but it is not essential for evoked release in neuronal cultures and in vitro. This domain interacts with membranes in a curvature-dependent fashion similar to a previous study with worm complexin [Snead D, Wragg RT, Dittman JS, Eliezer D (2014) Membrane curvature sensing by the C-terminal domain of complexin. Nat Commun 5:4955]. The curvature-sensing value of the C-terminal domain is comparable to that of α-synuclein. Upon replacement of the C-terminal domain with membrane-localizing elements, preferential localization to the synaptic vesicle membrane, but not to the plasma membrane, results in suppression of spontaneous release in neurons. Membrane localization had no measurable effect on evoked postsynaptic currents of AMPA-type glutamate receptors, but mislocalization to the plasma membrane increases both the variability and the mean of the synchronous decay time constant of NMDA-type glutamate receptor evoked postsynaptic currents.