《“亲吻 - 收缩 - 脱离” 机制统一了突触囊泡胞吐与超快速回收的作用原理》

  • 编译者: 苑亚坤
  • 发布时间:2025-11-25
  • 研究团队开发了结合光遗传学刺激的时间分辨冷冻电子断层扫描技术,以纳米级空间分辨率和毫秒级时间分辨率,捕捉大鼠海马兴奋性突触在动作电位后0-300 毫秒内的囊泡动态变化,获取了 1000 余张完整突触断层图像。通过分析发现,突触前活性区存在约 29nm 和 41nm 两种直径的囊泡,可分为 7 种结构状态;进而揭示出 “亲吻 - 收缩 - 脱离”(Kiss-shrink-run)这一主导机制 —— 动作电位后4 毫秒内,锚定的大囊泡与细胞膜短暂 “亲吻” 形成约 4nm 脂质融合孔,随后快速 “收缩” 至原表面积一半,70 毫秒时多数收缩后的囊泡从膜上 “脱离” 回收,少数塌陷入膜,100 毫秒后超快速内吞作用回收扩大的膜。该研究统一了长期争议的 “亲吻 - 脱离”与 “完全塌陷” 两种神经递质释放模型,阐明了突触传递高效性与可靠性的结构基础,同时建立的研究方法也为原位探究膜动态与分子相互作用提供了通用框架。

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    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-04-01
    • 2024年3月28日,张明杰院士团队在Cell上发表了题为Short-distance vesicle transport via phase separation的文章。 在细胞内,长距离的物质运输主要是通过马达蛋白牵引货物沿着细胞骨架进行定向移动来实现的。然而,细胞内同样存在着许多短距离定向运输的需求,例如突触前膜的突触小泡需要从储备区(reserve pool)调动至活性区(active zone),以及COPII和COPI囊泡在高尔基体潴泡间定向转运等。对于这类短距离运输,依赖于马达蛋白和细胞骨架的方式不仅能耗过大,而且通常这些短距离运输的场景并不涉及细胞骨架的参与。另一方面,被动扩散虽然能发生,但却无法满足方向性的运输需求。因此,细胞如何巧妙地应对这种短距离定向运输的挑战,是细胞生物学研究领域里悬而未决的问题。 该研究揭示了一种新型的由相分离介导的囊泡运输方式,该方式既摆脱了传统远程运输对马达蛋白与细胞骨架的依赖,又解决了被动扩散无法提供方向性的问题。我们有理由相信,在更广阔的细胞生物学领域,这种相分离介导的短距离囊泡定向运输方式将展现出更普遍的应用前景。这一发现不仅深化了我们对细胞内部物质运输机制的理解,也为未来相关疾病的治疗和药物研发提供了新的思路和方向。
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    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2023-10-14
    • 2023年10月12日,莱布尼茨分子药理学研究所的研究人员在Science 上发表了题为Phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate facilitates axonal vesicle transport and presynapse assembly的文章。 神经元通过特殊的突触前区室传递信息。与传统的细胞器不同,表征神经元突触前的特殊装置必须从头形成。突触前神经传递的成分是如何运输和组装的,人们知之甚少。 该研究结果表明,罕见的内体晚期信号脂质磷脂酰肌醇3,5-二磷酸[PI(3,5)P(2)]指导了人类神经元突触囊泡和前体囊泡活性区蛋白的轴突共运输。前体囊泡不同于传统的分泌细胞器、核内体和降解溶酶体,并通过激酶蛋白KIF1A通过PI(3,5)P(2)和活性ARL8的同步检测运输到突触前腔室。该发现确定了突触囊泡和活性区蛋白向发育中的突触传递的关键机制。 本文内容转载自“ CNS推送BioMed”微信公众号。 原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/IwI13twn10xlGUJsNbQekg