Sinh ly dong vat

The Synaptic vesicle
Túi synapse
I. Cấu trúc túi synapse
II. Hoạt động túi synapse - thuyết calcium
III. Cơ sở phân tử của sự dung hợp màng synapse
IV. Cơ sở phân tử của sự vận chuyển calcium - synaptotagmin
V. Cơ sở phân tử của nội thực bào (endocytosis)
1. Kích thích ngoại thực bào (Stimulates exocytosis)
2. Ức chế sự n goại thực bào (Inhibits exocytosis)
4. Sự cảm biến Ca (Calcium sensor)
5. Tác động lên màng (Membrane interactions)
6. Sự hình thành túi (cooperativity)
Các protein màng túi synapse
Synaptogamin - bắt tín hiệu Ca++
Synapsin - kết hợp túi và khung tế bào
Synaptophysin – kết nối protein tại lỗ hổng
Rab - kết hợp GTP

Các chất dẫn truyền trong túi synapse
Neurotransmitters
Kích thích
Ach
Catecholamines ( dopamine, norepinephrine, Epinephrine)
Glutamate
Histamin
Serotonin.

Kìm hãm
GABA
Glycin...
Hoạt động của túi synapse được dựa trên 2 yêu tố: mồi và sự thay đổi tín hiệu
The synaptic vesicle cycle
Dung nạp
Đóng gói
Hòa màng
Mồi
Tín hiệu Ca
Dung hợp màng
Nội thực bào
Sẳn sàng phóng thích
Chứa chất dự trữ
1. Chất cảm ứng - Calcium sensor - synaptotagmin
Who is the calcium sensor?
calcium
sensing
Readily
Releasable
Pool
Synaptotagmin is an integral synaptic vesicle protein, binds calcium, and lipids
Ca++
Calcium-dependent binding
syntaxin
phospholipids
dimerization
Calcium-independent binding
PIP2
AP2
calcium channel
syntaxin SNAP-25 dimer via K residues
b-SNAP
C2A
C2B
Ca++
phospholipids
Cấu trúc C2 của synaptotagmin kết dính calcium
Fernandez et al. 2001. Neuron 32, 1057- 1069.
Ubach et al. 1998. EMBO J, 3921-3930.
Goda 2003 Neuron
1. synaptotagmin kích thích ngoại thực bào
Testing protein function:
perturbation analysis
1. Antibody injection
2. Antisense RNA injections
3. Peptide injections to compete
with bifunctional proteins
4. Pharmacology
5. Toxins = proteases
6. Genetic analysis of mutants
1. Antibody injection
3. Peptide injections to compete
with bifunctional proteins
Synaptotagmin promotes exocytosis
using anti-synaptotagmin antibodies
using soluble synaptotagmin fragments
Elferink Peterson Scheller 1993. Cell 72, 153-159
Bất hoạt synaptotagmin ngăn cản sự ngoại thực bào
2. synaptotagmin ức chế ngoại thực bào
synaptotagmin cho phép gắn kết calcium
Ca++
Ca++
Ca++
Sollner Bennett Whiteheart Scheller Rothman 1993. Cell 75, 409-418.
NSF
fusion block
calcium disinhibition
fusion by NSF
5. Tác động lên màng tế bào - Membrane interactions
Calcium nhanh chóng gắn domain C2B lên màng tế bào
Calcium tự do gắn vào PIP2 thông qua lysine
Calcium tự do gắn lên màng
Bai Tucker Chapman 2004
6. Sự tạo túi - Cooperativity
Each molecule of synaptotagmin binds 5 calcium ions
Fernandez et al. 2001. Neuron 32, 1057- 1069.
Ubach et al. 1998. EMBO J, 3921-3930.
But (1) calcium binding is not cooperative
(2) The output is exocytosis
Ternary binding pocket and calcium cooperativity
Mặc dù C2 domains không thay đổi cấu trúc, nhưng việc tăng ảnh hưởng đến điện tích âm của màng và kết quả tạo nên một túi gằn kết cho calciums đến sau
Bai Tucker Chapman 2004
3. Functional cooperativity
A model for synaptotagmin function in exocytosis
Chapman ER. Synaptotagmin: a Ca(2+) sensor that triggers exocytosis?
Nat Rev Mol Cell Biol. 2002 Jul;3(7):498-508.
predictions of synaptotagmin models

Molecular mechanisms synaptic vesicle exocytosis
storage:
synapsin
calcium sensor
synaptotagmin
fusion
SNAREs
There are three parts to synaptotagmin
Tether
Yoke
C2 domains
Model 1: Tether
Model 2: Yoke
Model 3: Disruption of ordered lipids
+
+
+
Penetration of positive charges may locally destabilize the membrane
C2 domain