囊泡运输突触前信号转导

通路描述：

神经元通讯是一个联系非常紧密的过程。神经元之间的信息传递发生在突触中，在这里，神经元信息从电动作电位转化为神经化学信号。突触包含一个突触前活性区（在突触前细胞膜上的一簇囊泡融合位点和钙离子通道）、突触间隙、突触后密集区（一个含有专门接收和整合突触信号的突触后神经元的电子致密结构域）。在动作电位（一种称为同步释放的神经传递）到达时，含有神经递质 (NT) 的胞内囊泡快速融合突触前膜，并将其内含物释放到突触间隙。这些囊泡的锚定、引导和融合由位于囊泡和突触前细胞膜的 SNARE 家族及其他伴侣蛋白进行。通过囊泡相关 Rab3（或 Rab27）与 RIM 的相互作用，突触囊泡锚定在活性区的预先决定位点，其中 RIM 能直接以及通过 RIM-BP 结合钙离子通道 (A)。根据对非神经元细胞进行的研究，SNARE 蛋白可能还在锚定中发挥作用，但没有决定性证据表明在哺乳动物神经元中有这样的作用。囊泡 SNARE 蛋白 VAMP（也称 synaptobrevin）在细胞膜上结合 SNARE 蛋白 syntaxin 1 和 SNAP25，从而引导囊泡进行融合 (B)。Munc18-1 结合单体 syntaxin 1 和 SNARE 复合体，并协助复合体组装。共伴侣分子蛋白 complexin 和钙结合蛋白 synaptotagmin 1 (SYT1) 结合 SNARE 蛋白，形成紧密的复合体，从而聚集脂膜 (C)。在突触前神经元中的动作电位打开电压门控钙通道时，钙离子结合 SYT1，并让 SYT1 与 SNARE 复合体和质膜相互作用，从而进行膜融合并将 NT 释放到突触间隙 (D)。对动作电位的快速反应在某种程度上是因为：蛋白 RIM、RIM-BP 和 Munc13 在囊泡、细胞膜和钙离子通道之间形成物理相互作用，从而让三种必要的元件极为贴近。释放的 NT 通过特殊转运蛋白 [如 EAAT（谷氨酸再摄取）] 或单胺转运蛋白 [如 SERT（血清素再摄取）或 DAT（多巴胺再摄取）] 被循环回神经元的细胞浆。

主要文献：

• Blakely RD, Edwards RH. Vesicular and plasma membrane transporters for neurotransmitters. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2012;4(2)
• Jahn R, Fasshauer D. Molecular machines governing exocytosis of synaptic vesicles. Nature. 2012;490(7419):201-7.
• Saheki Y, De camilli P. Synaptic vesicle endocytosis. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2012;4(9):a005645.
• Südhof TC. Neurotransmitter release: the last millisecond in the life of a synaptic vesicle. Neuron. 2013;80(3):675-90.
• Südhof TC. A molecular machine for neurotransmitter release: synaptotagmin and beyond. Nat Med. 2013;19(10):1227-31.
• Südhof TC. The presynaptic active zone. Neuron. 2012;75(1):11-25.

非常感谢加州帕洛阿尔托斯坦福大学医学院的 Taulant Bacaj 审阅此图。