中南民族大學PNAS發表神經科學成果

　　生物通報道：中樞神經系統利用SNAREs和其他突觸蛋白介導的Ca2+觸發的突觸小泡融合，將神經遞質釋放到突觸間隙。Complexin——一個小的胞漿蛋白，對于調節自發性minirelease和激活Ca2+觸發的融合，發揮著雙重的作用，但是目前其分子機制還不是非常明確。

　　來自中南民族大學、斯坦福大學和西安交通大學等處的研究人員發現，哺乳動物complexin的C端結構域，可以一種曲率依賴性的方式與膜相互作用，類似于其他曲率傳感蛋白，例如α突觸核蛋白。連同以前的線蟲complexin研究，這些結果表明，C端結構域的曲率傳感是進化上保守的。此外，突觸小泡到高度彎曲膜的定位，對于調節complexin的同步釋放，是非常重要的。相關研究結果發表在最近的《PNAS》雜志。延伸閱讀：盤點現代神經科學中的新舊技術（上）；盤點現代神經科學中的新舊技術（下）。

　　中南民族大學生物醫學工程學院的陽小飛（Xiaofei Yang）教授、斯坦福大學的刁佳杰（Jiajie Diao）博士和美國科學院院士、斯坦福大學的Axel T. Brunger教授，是本文共同通訊作者。陽小飛教授博士畢業于華中科技大學，曾在美國西南醫學中心、斯坦福大學從事博士后研究，長期從事囊泡轉運與釋放，鈣離子調節神經遞質釋放機制的科學研究工作。在包括Science，Neuron，PNAS，J Neurosci等國際著名期刊在內的各類SCI收錄期刊中發表文章10余篇文章，研究成果在國際上有較大影響。

　　Axel Thomas Brunger教授現任美國科學院院士，美國斯坦福大學分子細胞生理學教授，是結構生物學的權威人士，其研究領域包括神經傳遞的分子機制、囊泡運輸和膜融合的分子機理，X射線晶體學以及核磁共振波譜學方法檢測蛋白結構，計算機模擬生物大分子，已在Science、 Nature、Proc Natl Acad Sci、Nature Protocol、J Biol Chem和Sturcture等國際一流學術專業期刊發表多篇論文，并且擔任多個國際學術期刊如Proc Natl Acad Sci和Biophysical Journal的編委。

　　突觸小泡的膜融合是神經系統中神經遞質釋放的一個重要過程。主要融合機器包括SNARE（可溶性NSF附著蛋白受體）融合蛋白synaptobrevin/VAMP2（囊泡相關膜蛋白）、syntaxin-1和SNAP-25及其他突觸蛋白，包括突觸結合蛋白、complexin、Munc13和Munc18。Complexin是一個小的胞漿蛋白，在哺乳動物、果蠅和線蟲中是進化保守的，它與突觸結合蛋白合作，調節著突觸囊泡的胞吐作用。

　　這項研究主要集中在complexin-1亞型（簡稱Cpx）。Cpx可以分成四個結構域，具有不同的功能：靈活的N端和C端結構域，一個輔助結構域和一個中央α螺旋結構域。Cpx的N端結構域對于小鼠神經元和分離的嗜鉻細胞中的快速同步釋放，起著一定的作用。C端結構域與磷脂結合，它對于神經元中的突觸囊泡啟動，非常的重要。沒有C端結構域的Cpx不能抑制培養神經元中的自發釋放，但是仍能激活培養神經元和重組系統中Ca2+激活的釋放。

　　線蟲complexin的C端結構域可通過一個膜結合基序，與彎曲膜相互作用。輔助結構域調節著神經元中的自發融合，并且它抑制重組系統中不依賴于Ca2+的融合。雖然輔助結構域是調節自發釋放所必需的，但是，相比較Cpx敲除的修復實驗中的野生型神經元，這個結構域的突變，不會對影響Cpx融合的激活，并且在重組系統中它可能被完全去除，同時仍然保持Cpx的激活功能。α螺旋中心結構域可結合SNARE復合體，并且對于目前所有已研究的物種中的Cpx功能，是必不可少的，包括啟動、抑制自發融合和激活Ca2+觸發的融合。

　　綜合這些數據，該研究小組發現，Cpx是突觸囊泡融合的一個重要調節器：它促進Ca2 +觸發的突觸囊泡融合，連同SNAREs和synaptotagmins，同時抑制或調節某些物種或實驗條件下的自發融合。

　　在這項研究中，研究人員調查了Cpx的C-末端結構域的作用。利用單分子膜結合分析，他們發現，與以往對線蟲complexin的研究結果一致，哺乳動物的Cpx優先結合到高度彎曲的膜。對皮質神經元中complexin-1/2雙敲除（KD）的修復研究表明，突觸囊泡膜定位的行為類似于野生型對照物，而優先的質膜定位可干擾自發釋放的抑制。通過這些數據，研究人員發現，C-末端結構域對于Ca2 +觸發的釋放激活是消耗性的，但適當的膜定位對于自發釋放的調節，是非常重要的。