突触传递调节的突触前机制研究

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1、上海交通大学博士学位论文突触传递调节的突触前机制研究姓名：潘平越申请学位级别：博士专业：神经生物学指导教师：盛祖杭20080501突触传递调节的突触前机制研究摘要通过突触囊泡与突触前膜融合介导的神经递质释放是神经元信息传递的重要环节，受到一系列突触前蛋白和相关分子的协同作用和精密调节。包括Syntaxin，Snap．25和VAMP／Synaptobrevin在内的SNAREs蛋白是介导钙离子依赖的囊泡膜与突触膜融合的核心分子复合体。Snapin和Syntaphilin是由酵母双杂交技术筛选出的，分别与Snap一25矛DSyntaxin相互作用的蛋白。近年研究表明，它们均在神经

2、元功能中发挥重要作用。Snapin通过加强钙离子感受蛋白Synaptotagmin1与SNARE复合体间的相互作用，易化突触囊泡的融合，对于突触传递起正向调节作用。而Syntaphilin(SNPH)则对轴突线粒体的制动起重要作用，并影响线粒体的分布。在此基础上，我们主要采用双膜片钳全细胞记录技术，探索-J'snapin基因敲除小鼠培养的大脑皮层神经元以及snph基因敲除小鼠培养的海马神经元的突触传递特性。研究表明，snapin基因缺失导致基因丰度依赖性微突触后电流(mEPSC)频率下降，兴奋性突触后电流(EPSC)幅度下降，及EPSC时程延长；提示神经递质释放概率下降及突触

3、前囊泡融合的不同步性。在高频刺激下，snapin基因缺失神经元间的突触传递持续性和精确性受到严重影响。提高细胞外液的钙离子浓度在增ZIIJEPSC幅度的基础上，不能改变EPSC的时程；然而特异过量表达snapin基因4在突触前神经元，不但使杂合子(+／-)神经元的EPSC恢复野生型(+／+)的时程特性，而且表现出因过度增强的同步性导致的EPSC时程加速。这一现象提示了Snapin在调节突触囊泡快速同步融合中的独特作用，并对理解一系ylJSnapin相关疾病的病理机制提供了研究线索。在snph基因敲除小鼠的海马神经元中，约三分之一的轴突线粒体由制动态转化为活动态，且轴突线粒体密

4、度也显著下降。但是神经元基础的突触传递并没有受至：lJsnph缺失影响。高频刺激下的突触易化(facilitation)在snph纯合子(．／．)神经元中显著增加，并可以被钙离子敖合剂EGTA阻断。这一现象提示轴突末梢钙离子缓释能力的下降，并被进一步神经末梢钙离子成像实验证实。此外，我们发现突触传递的稳定性也受至：lJsnph基因的调节。在snph(．／．)神经元中，EPSC幅度的变异性(variability)显著增加。过量表达snph基因到突触前神经元，不但消除了突触易化增强作用，而且降低了突触传递的变异性，说明SNPH及其对轴突线粒体的活动及分布影响，对调节突触传递及可

5、塑性具有重要意义。关键词．1突触传递，神经递质释放，囊泡融合同步性，EPSC，线粒体，突触易化5PRESYNAPTICMECHANISMSFORMODIFICATIONoFSYNAPTICTRANSMISSIONABSTRACTSynapticvesicledocking，primingandfusionarekeyprocessesofneuronaltransmission，andarefinelyregulatedbyaconcertofpresynapticmsionmachincries．SNAREproteins，whichconsistofSyntaxin，Sn

6、ap’25andVAMP／Synaptobrevin，havebeenconsideredasthemainmolecularplayerthatmediatecalcium．depedentfusion．SnapinandSyntaphilinaretWOproteinsfirstidentifiedbyyeast-twohybridscreening，usingSnap’25andSyntaxinastheirbaitsrespectively．Recentstudieshaveshownthatbothproteinsplaycriticalrolesinregulat

7、ionofneuronalfunction．WhileSnapinfacilitatesthestructuralcouplingbetweenthecalciumsensor，Synaptotagmin1，andtheSNAREcomplexduringneurosecretion，Syntaphilin(SNPH)docksaxonalmitochondriaandtherebycontrolstheirmotilityanddistribution．Inthepresentstudy，byusin