2024年6月5日,斯坦福大学等机构的研究人员在Nature上发表了题为Structure and topography of the synapti V-ATPase–synaptophysin complex的文章。
突触小泡是一种具有精确定义的蛋白质和脂质组成的细胞器,然而突触小泡生物生成的分子机制却主要不为人知。
该研究通过对从小鼠大脑中分离出来的功能性突触小泡进行原位冷冻电子断层扫描和单颗粒冷冻电镜观察,发现了突触小泡 V-ATP 酶和突触素之间的明确界面。突触小泡 V-ATP 酶是一种依赖 ATP 的质子泵,它能建立跨突触小泡的蛋白质梯度,进而驱动神经递质的吸收。突触素及其同系物突触素7和突触苷元8属于突触小泡蛋白家族,其功能尚不清楚。
该研究对突触素基因敲除小鼠进行了结构和功能研究,证实了突触素是 V-ATPase 的相互作用伙伴。虽然在与突触素相互作用时,V-ATP 酶的构象几乎不会发生变化,但突触囊泡中突触素的存在会严重影响 V-ATP 酶的拷贝数。这种对突触小泡形貌的影响表明,突触素有助于突触小泡的生物生成。为了支持这一模型,研究人员观察到突触素基因敲除小鼠表现出严重的癫痫易感性,这表明神经递质释放失衡是突触素缺失的生理后果。