突触结合蛋白Ⅰ的C2A结构域的两种膜结合状态及Ca^(2+)引发的插膜

突触结合蛋白(synaptotagmin)I是神经细胞突触囊泡上的一个膜整合蛋白,C2A是它的具有重要功能的近膜胞质片段。近年来的研究表明,突触结合蛋白Ⅰ在Ca^(2+)引发的神经递质快速释放过程中起到Ca^(2+)感受器的作用,而C2A结构域与神经细胞的突触前膜的相互作用与其Ca^(2+)感受器的功能密切相关,但是其作用机制还不清楚。利用气/液单层膜技术结合表面密度的测量,发现C2A存在两种膜结合状态:无Ca^(2+)时,以静电作用力为主的表面吸附状态;有Ca^(2+)时,静电力起部分作用的插膜状态。两种状态时C2A都倾向于与带负电荷,如磷脂酰丝氨酸的磷脂膜结合。将C2A转染表达在PC12和HEK-293细胞中,利用免疫染色和Western blot检测也表明,C2A在有无Ca^(2+)存在的情况下都主要存在于膜附近。实验结果提示,突触结合蛋白Ⅰ作为Ca^(2+)感受器的可能分子机制:突触结合蛋白Ⅰ的C2A的表面吸附功能在囊泡锚定或活化时协助囊泡附着在活化区,当细胞内Ca^(2+)浓度迅速增加,C2A Ca^(2+)依赖的插入负电荷膜的特点可以将囊泡拉近突触前膜,加之同时和其他蛋白,如SNARE复合物的作用引发膜的融合。

突触结合蛋白Ⅰ的C2结构域与脂筏微区的作用

报道了突触结合蛋白Ⅰ的C2结构域可以和细胞膜的脂筏结合.研究结果证明,目标膜上的PIP2和Ca2+是促进C2结构域和脂筏结合的关键因子.研究还发现,单独的C2A和C2B结构域也可以和脂筏结合,说明C2A和C2B与脂筏的结合作用可能是互为补充的.研究表明,破坏脂筏或阻止突触结合蛋白Ⅰ与脂筏结合都可以显著地减少谷氨酸的释放.研究提示,C2结构域与脂筏的结合可能在Ca2+的调节神经递质释放中起重要作用.