Nat Rev Neurosci:X标记的胞吐点 预示囊泡融合模式

越来越多的证据表明,海马中的快速刺激性突触在突触传导期间使用了胞外分泌的两种模式:全衰竭的融合(FCF),以及一种不完全的囊泡融合形式,被称为“吻与跑”(K&R)。Park等人如今指出,一个囊泡在融合之前在激活区度过的时间,以及融合影响的位点无论囊泡是否经历了FCF或K&R。

囊泡动力学以及K&R胞外分泌的存在一直颇受争议,这部分是由于很难实时以及高分辨率地确定突触囊泡的运动和行为。Park等人利用一项技术使得以纳米精确度在三维空间实时监测囊泡运动成为可能。他们在囊泡上加载了一个荧光标记物(量子点),并观察到场刺激导致约70%的胞吐标记囊泡在突触小结中运动;这种运动可能是正常的囊泡循环的一部分。作者进一步强调,囊泡在胞外分泌之前的激活区几乎是静止的,或许反映了对接过程。

随着一个囊泡采取细胞外猝灭剂,FCF能够被观察到一个突发的并且彻底的荧光性损失。位于融合位点附近——也就是说“易释放池”(RRP)的囊泡——的囊泡与位置更远的囊泡相比,经历了更快的胞外分泌。在一个网格蛋白调节的恢复过程之后,囊泡依然倾向于找到自己的方式回归接近融合位点激活区附近的区域。这意味着RRP囊泡具有在一个小结中辨识自身与其他突触泡池的分子特征。

作者随后选择了5种疾病蛋白质,它们的人类相互作用组以及结构数据都是可用的,研究人员为这项蛋白质无性繁殖了疾病导致的突变(共有29个等位基因),并在一个酵母二次杂交筛查中比较了这些野生型和突变的相互作用。他们发现,某些突变丧失了全部的相互作用——这相当于节点去除,而由于缺乏或得到特有的相互作用,有些,特别是改变了表面剩余物的,则展现出了edgetic混乱。这些结果证明了在原则上,edgetic混乱模式适合于观察到的表现型。

K&R融合事件能够被部分荧光性的损失做探知。大多数囊泡经历了K&R随后而来的FCF,但是一些囊泡会静止更长时间,而它们更有可能经历K&R。因此,K&R的发生并不仅仅是一个最后时刻投硬币的问题,而是依赖于之前的准备。重要的是,Park等人发现,K&R更有可能发生在激活区的中心区域,而FCF事件则均匀地发生在整个区域。这一发现的功能意义是什么?激活区的中心区域位于具有高NMDA受体密度的突触后侧区域的对面。因此,起因于K&R(相对于FCF)的突触间隙的谷氨酸盐的较低浓度或许足以激活NMDA受体;然而,由于扩散的稀释效应,AMPA受体(通常位于更周边的区域)的激活将较不给力。这些数据带来了令人兴奋且有趣的问题,即这两种胞外分泌模式所扮演的角色,以及它们如何有助于遍及突触的信号转导。