突触结合蛋白4
Ca(2+)依赖的神经递质和神经肽从突触前神经末梢的释放在突触传递中发挥核心作用。涉及神经递质释放的基本事件包括突触小泡与突触前膜的动员,对接和融合。synaptotagmins是被认为在水泡转移和胞吐过程中充当Ca(2+)传感器的突触小泡的整合膜蛋白。关于神经突触素是否必不可少存在争议。对突触突触素的作用产生怀疑的研究假设除SYT1(185605)和SYT2(600104)外,没有其他分子亚型。希尔布什和摩根(1994)从小鼠大脑中分离出突触结合蛋白家族的另一个成员(Hilbush and Morgan(1994)的文章标题将该基因称为Syt3;但是,在补充证据中,Hilbush and Morgan(1994)指出Mizuta等人(1994)报告了另一个突触前叶素基因为了避免混淆,Hilbush和Morgan(1994)尽管保留了其他突触标记蛋白的特征性5结构域结构,但Syt4在氨基酸序列水平上的分歧更大。在最高度保守的C2域中,Syt1和Syt2拥有88%的序列同一性,而Syt4与这两个都只有大约45%的同一性。Syt4在神经系统的许多区域表达,但在神经外组织中无法检测到。这三种鼠突触素在大脑中具有差异表达模式。结果表明,单个神经元可能具有突触结合蛋白的特定组合,可以提供水泡释放的多样性。
细胞遗传学的位置:18q12.3
基因组坐标(GRCh38):18:43,267,891-43,277,489
通过EST数据库搜索,使用N端大鼠Syt4作为探针,Ferguson等人(2000)鉴定了编码人SYT4的cDNA。425个氨基酸的蛋白质与啮齿动物序列大约90%相同。序列分析预测,与大鼠蛋白质一样,人SYT4在C2A域中包含一个取代天冬氨酸的丝氨酸残基,这会破坏大鼠蛋白质中的钙或磷脂结合。Northern印迹分析显示,响应毛喉素或其他细胞内钙升高剂,在神经母细胞瘤细胞系中诱导了4.5-kb转录本的表达作为立即早期基因。人SYT4在脑中表达,但在其他组织中不表达。在大脑中,表达在海马中最高,在杏仁核和丘脑中也检测到大量水平。
▼ 基因功能
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Wang等(2001)研究了使用安培法监测突触小分子调节融合孔的可能性,以监测单个致密囊泡的胞吐作用。synaptotagmin-1的过表达延长了从融合孔开放到扩张的时间,而synaptotagmin-4缩短了这一时间。两种突触结合素亚型均通过开放的融合孔降低了去甲肾上腺素的通量。因此,王等(2001)得出结论,突触结合蛋白可能通过与膜蛋白和/或脂质的核心复合物缔合而与融合孔相互作用。
罗宾逊等(2002)突变突触脚蛋白I-C2A域的Ca(2+)结合位点的必需天冬氨酸,并在缺乏突触脚蛋白I的果蝇中表达它。的遗传没有改变。类似地,突触素IV不能代替突触素I。Robinson 等(2002)得出结论,对于Ca(2+)依赖性突触传递来说,突触标记素的C2A域不是必需的,而突触标记素IV可以促进而不是抑制传递。
吉原等(2005)证明果蝇神经肌肉交界处的高频刺激后,通过谷氨酸受体的突触后钙离子流入和随后的突触后囊泡融合会强烈诱导突触前微型释放。突触素家族的同种型SYT4用作突触后钙离子传感器,以释放逆行信号,通过激活cAMP依赖性蛋白激酶途径刺激增强的突触前功能。突触后钙离子的涌入还通过SYT4介导的逆行信号以突触特异性的方式刺激局部突触的分化和生长。
▼ 测绘
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Kwon等(1995年)映射Syt4基因到小鼠18号染色体。Fish,Ferguson等人(2000年)将SYT4基因定位到18q12.3号染色体,该区域定义了与小鼠18号染色体同义的断点。
▼ 动物模型
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全身性海藻酸处理后,在大鼠海马中诱导突触小泡蛋白synaptotagmin-4的表达。为了检查该蛋白在体内的功能作用,Ferguson等人(2000)衍生纯合Syt4-null突变小鼠。对旋翼机的研究表明,Syt4突变体损害了运动协调性,这一结果与小脑中Syt4组成型表达一致。因为Syt4被认为可以调节突触功能,Ferguson等人(2000年)还使用学习和记忆测试检查了突变小鼠。研究表明,这种突变破坏了背景恐惧条件,这是对海马和杏仁核病变敏感的学习任务。相反,暗示的恐惧条件正常,表明该突变不会破坏杏仁核功能。在Syt4突变体中,条件性厌味(也取决于杏仁核)是正常的。与Syt4突变优先影响海马功能的想法一致,Syt4突变小鼠也显示出食物偏好的社会传递受损。这些研究表明Syt4对脑功能至关重要,并表明SYT4突变影响海马依赖性学习和记忆以及运动协调。
张等(2004年)发现Syt4定位于小鼠星形胶质细胞的过程中。RNA干扰减少Syt4减少了钙依赖性谷氨酸的释放,这是一种神经胶质传递途径,调节突触传递。C2B域的突变体,在SYT4中唯一假定的Ca(2+)结合域,以钙离子调节的胶质谷氨酸释放,以显性负性方式起作用,而不是渗透压变化引起的神经胶质传递。因为Syt4主要由星形胶质细胞表达,而不是在海马突触前末端表达,并且因为Syt4敲除小鼠表现出基于海马的记忆缺陷,Zhang等(2004年)得出的结论是,SYT4介导的神经胶质传递可能有助于基于海马的记忆。