華中科技大學(xué)教授馬聰有關(guān)神經(jīng)細(xì)胞信號(hào)傳遞的最新研究成果為進(jìn)一步解開大腦之謎提供幫助,。12月20日,，國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表了題為《神經(jīng)遞質(zhì)釋放中Munc18和Munc13蛋白重要功能的重組》的論文。該論文由馬聰和美國(guó)西南醫(yī)學(xué)中心喬瑟夫·里索教授領(lǐng)銜的研究組合作完成,。
“一直以來,，大家都知道神經(jīng)信號(hào)傳遞離不開Munc18和Munc13。”馬聰?shù)妊芯亢蟀l(fā)現(xiàn),，Munc18和Munc13的活動(dòng)貫穿于神經(jīng)遞質(zhì)釋放全過程,。“我們的工作將這兩類蛋白的功能和作用機(jī)制通過體外重組的方法完美呈現(xiàn)，并提出了一條高效的嚴(yán)格依賴這兩類蛋白相互作用的新通路,。”
研究人員通過生物物理學(xué)手段,，結(jié)合體外人工膜重組技術(shù)，第一次全方位闡述了參與神經(jīng)遞質(zhì)釋放的重要蛋白質(zhì)和磷脂分子介導(dǎo)膜融合的分子通路機(jī)制,。該研究結(jié)果改變了人們目前對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)釋放機(jī)制的認(rèn)知,，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的膜融合分泌機(jī)制,。
神經(jīng)細(xì)胞間的信號(hào)傳遞是一個(gè)復(fù)雜過程。在神經(jīng)細(xì)胞突觸末端有許多裝載著神經(jīng)遞質(zhì)的囊泡,。在動(dòng)作電位刺激下,，鈣離子內(nèi)流，囊泡以毫秒級(jí)的速度與神經(jīng)突觸前膜發(fā)生膜融合,，釋放神經(jīng)遞質(zhì),，將信號(hào)迅速傳遞到下一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞。整個(gè)過程離不開蛋白質(zhì)和磷脂分子的共同相互作用,。
過去的研究認(rèn)為,，Snare蛋白復(fù)合體直接完成膜融合,，使神經(jīng)遞質(zhì)得以釋放,。然而，神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)缺少M(fèi)unc18或Munc13時(shí),，神經(jīng)遞質(zhì)釋放也會(huì)完全被阻斷,。目前尚缺乏對(duì)這兩類蛋白的認(rèn)識(shí)，膜融合分子機(jī)制也非常不完善,。
馬聰認(rèn)為,，該工作是神經(jīng)生物學(xué)領(lǐng)域里非常基礎(chǔ)和關(guān)鍵的科學(xué)研究,，有助于人們?cè)谏飳W(xué)分子水平上認(rèn)識(shí)大腦如何進(jìn)行學(xué)習(xí),、記憶和思考。研究中提出的神經(jīng)遞質(zhì)釋放通路是否具有普遍性,，是否同時(shí)存在“低效”和“高效”并行的膜融合通路,，還有待驗(yàn)證。(生物谷Bioon.com)
DOI: 10.1126/science.1230473
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PMID:
Reconstitution of the Vital Functions of Munc18 and Munc13 in Neurotransmitter Release
Cong Ma1,2,3,4,*,†, Lijing Su2,3,4,*, Alpay B. Seven2,3,4, Yibin Xu2,3,4, Josep Rizo2,3,4,†
Neurotransmitter release depends critically on Munc18-1, Munc13, the Ca2+ sensor synaptotagmin-1, and the SNAREs syntaxin-1, synaptobrevin and SNAP-25. In vitro reconstitutions have shown that syntaxin-1-SNAP-25-liposomes fuse efficiently with synaptobrevin-liposomes in the presence of synaptotagmin-1-Ca2+, but neurotransmitter release also requires Munc18-1 and Munc13 in vivo. Here, we found that Munc18-1 could displace SNAP-25 from syntaxin-1 and that fusion of syntaxin-1-Munc18-1-liposomes with synaptobrevin-liposomes required Munc13, in addition to SNAP-25 and synaptotagmin-1-Ca2+. Moreover, when starting with syntaxin-1-SNAP-25 liposomes, NSF-α-SNAP disassembled the syntaxin-1-SNAP-25 heterodimers and abrogated fusion, which then required Munc18-1 and Munc13. We propose that fusion does not proceed through syntaxin-1-SNAP-25 heterodimers, but starts with the syntaxin-1-Munc18-1 complex; Munc18-1 and Munc13 then orchestrate membrane fusion together with the SNAREs and synaptotagmin-1-Ca2+ in an NSF- and SNAP-resistant manner.
