囊泡相关膜蛋白 2; VAMP2

SYNAPTOBREVIN 2；SYB2

HGNC 批准的基因符号：VAMP2

细胞遗传学定位：17p13.1 基因组坐标（GRCh38）：17:8,159,146-8,162,947（来自 NCBI）

▼ 描述

细胞内囊泡在细胞区室之间移动，并通过膜融合将其特定的货物递送至目标膜。货物递送和膜融合的特异性部分地通过囊泡 v-SNARE（可溶性 N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体）（例如 VAMP2）与靶膜 t-SNARE 的配对来控制（McNew 等人总结，2000）。VAMP2 蛋白在中枢神经系统神经元突触突触前质膜的神经递质释放中发挥重要作用，包括囊泡融合、神经递质释放和囊泡内吞作用（Salpietro 等人总结，2019）。

▼ 克隆和表达

Archer 等人（1990）分离并表征了含有编码突触短蛋白1和2的人类基因的粘粒克隆。它们的编码区高度同源，在相同位置被不同大小和序列的内含子打断。推导的 synaptobrevin-2 蛋白含有 116 个氨基酸。

Salpietro 等人通过分析人类死后脑组织的微阵列数据（2019）发现VAMP2在额叶和壳核中表达最高。

▼ 基因功能

Hunt 等人（1994）提出的证据表明突触短蛋白参与对接和融合之间的神经递质释放。

Martincic 等人使用酵母 2-杂交分析和体外结合测定（1997）表明大鼠 Pra1（RABAC1; 604925）结合异戊二烯化 Rab GTP 酶，包括 Rab3a（179490）和 Rab1（179508），但不结合其他小型 Ras 样 GTP 酶。Pra1 还与 Vamp2 相互作用，但不与 Vamp1（185880）或 cellubrevin（VAMP3; 603657）相互作用。与 Vamp2 的相互作用涉及 Vamp2 的 N 端富含脯氨酸的结构域，并且需要 Vamp2 的 C 端跨膜结构域。缺失分析表明，跨越氨基酸 30 至 54 的 N 端区域和 Pra1 的极端 C 端结构域都是结合 Rab GTPases 和 Vamp1 所必需的。马丁西奇等人（1997）表明PRA1可能连接Rab蛋白和VAMP2以控制囊泡对接和融合。

麦克纽等人（2000）测试了酵母基因组中编码的所有潜在 v-SNARE 通过与标记高尔基体、液泡和质膜的 t-SNARE 配合来触发融合的能力。麦克纽等人（2000）发现，在很大程度上，细胞中的膜流动模式是由其分离的 SNARE 蛋白编码和重现的，正如 SNARE 假说所预测的那样。突触融合蛋白 Sso1（与突触融合蛋白-1A同源）和Sec9（与SNAP25同源）的异二聚体是酵母质膜的t-SNARE，与VAMP2同源的Snc2是其同源v-SNARE。因此，酵母质膜 t-SNARE 复合体与其神经元对应物非常相似（Weber 等人，1998）。

SNARE 蛋白通常面向细胞质，在细胞质内它们的螺旋结构域可以配对以连接膜以进行融合。为了确定 SNARE 是否可以融合细胞，Hu 等人（2003）翻转了它们的方向并设计了同源细胞来表达 v- 或 t-SNARE。胡等人（2003）发现在细胞表面表达 v-（VAMP2）和 t-SNARE（突触蛋白 1A 和 SNAP25）相互作用结构域的细胞自发融合，证明 SNARE 足以融合生物膜。

为了研究星形胶质细胞在调节突触传递中的作用，Pascual 等人（2005）产生了可诱导的转基因小鼠，其在星形胶质细胞中选择性地表达显性失活 SNARE 结构域，以阻止这些神经胶质细胞释放递质。通过释放以腺苷形式积累的 ATP，星形胶质细胞强直地抑制突触传递，从而增强长期增强的动态范围并介导活动依赖性异质突触抑制。帕斯夸尔等人（2005）得出的结论是，他们的结果表明星形胶质细胞在突触强度和可塑性的调节中错综复杂地联系在一起，并为突触串扰提供了一条途径。

布尔等人（2010）表明，维持连续的突触前 SNARE 复合体组装需要由突触核蛋白介导的非经典伴侣活性。具体而言，α-突触核蛋白（163890）直接与 SNARE 蛋白 SYB2/VAMP2 结合并促进 SNARE 复合物组装。此外，缺乏突触核蛋白的三重敲除小鼠会出现年龄依赖性神经损伤，表现出 SNARE 复合体组装减少，并过早死亡。布尔等人（2010）得出结论，突触核蛋白可能在衰老过程中维持突触前末端正常的 SNARE 复合体组装。

施等人（2012）使用体外膜融合和胞吐作用测定，将含有大鼠突触融合蛋白-1A 和小鼠 Snap25 的 t-SNARE 复合物的脂质体与含有小鼠 v-SNARE Vamp2 的扁平纳米盘蛋白脂质颗粒配对。他们发现，单个 Vamp2 蛋白可以介导有效的 SNARE 复合物形成、囊泡融合以及脂质体和纳米盘之间的脂质混合，但不能介导孔形成或脂质体货物的释放。货物释放对脂质体和纳米盘之间形成的 SNARE 复合物的数量高度敏感，并且最大流出量需要每个纳米盘 3 或 4 个 Vamp2 蛋白。嵌合蛋白的使用表明，VAMP2 的跨膜跨膜结构域通过稳定 VAMP2 和 t-SNARE 之间形成的新生融合孔，介导囊泡内容物的有效释放。施等人。

液泡质子 ATP 酶（V-ATPase）产生囊泡质子梯度和膜电位，由水解 ATP 的外周多亚基 V1 部分和易位质子的膜 V0 部分组成。Di Giovanni 等人使用大鼠脑 cDNA 文库的酵母 2 杂交筛选（2010）发现 Vamp2 与辅助 V0 亚基 c（ATP6V1C1; 603097）的孤立环 3.4（L3.4）相互作用。Vamp2 还与 HEK293 细胞中表达的全长 c 亚基相互作用。结构域分析表明，Vamp2 的近膜区域（而非其跨膜结构域）与 c 亚基相互作用。Vamp2 的这个区域包含一个重要的 WW 基序，也与 Ca（2+）-钙调蛋白相互作用（参见 CALM1, 114180）。钙调蛋白和 V0 亚基 c 可能以 Ca（2+）依赖性方式完成与 Vamp2 的结合。将c亚基L3.4肽注射到大鼠皮质切片和培养的交感神经元中，导致神经递质释放概率大幅降低，分别抑制谷氨酸能和胆碱能传递。L3.4不影响突触小泡质子泵活性。

▼ 生化特征

晶体结构

斯坦等人（2009）报道了神经元 SNARE 复合体的 X 射线结构，该复合体由大鼠 synaptobrevin-1A、Snap25 和 synaptobrevin-2（VAMP2）的 SNARE 基序组成，以及 synaptobrevin-2 的 C 端连接子和跨膜区域，分辨率为 3.4 埃。该结构表明，组装过程超出了已知的核心 SNARE 复合体，产生了连续的螺旋束，该螺旋束通过接头区域中的侧链相互作用进一步稳定。结果表明，SNARE 组装的最后阶段与膜合并直接相关。

物理化学

高等人（2012）使用光镊在无细胞重构实验中实时观察长期寻找的 SNARE 组装中间体，其中仅组装了束的膜远端氨基末端一半。他们的发现支持了拉链假说，但表明拉链是通过束和接头结构域的氨基端和羧基端半部分中的 3 个连续的二元开关进行的，而不是连续的。半拉链中间体通过外部施加的力来稳定，该力模拟了被迫融合的并列膜之间的排斥力。然后，该中间体快速有力地压缩，提供 36 k（B）T 的自由能（其中 k（B）是玻尔兹曼常数，T 是温度）来介导聚变。

▼ 基因结构

Archer 等人（1990）确定 SYB2 基因包含 5 个外显子，跨度约为 3 kb。

▼

Archer 等人通过 Southern 分析啮齿动物与人类体细胞杂交体进行绘图（1990）将SYB2基因定位到人类17号染色体上。通过对体细胞杂交体中各种缺失的17号染色体的研究，他们表明该基因位于17pter-p12区域。阿切尔等人（1990）在 SYB2 基因座上鉴定出 PstI RFLP。通过荧光原位杂交，Zoraqi 等人（2000）将 SYB2 基因定位于 17p12。

通过分析小鼠细胞与中国仓鼠或大鼠的体细胞杂交，Archer 等人（1990）将小鼠的 Syb2 基因分配至 11 号染色体。

▼ 分子遗传学

Salpietro 等人在 5 名患有神经发育障碍（伴有肌张力低下和自闭症特征，伴有或不伴有多动运动）的无关个体中（NEDHAHM；618760）（2019）鉴定了 VAMP2 基因中的 5 个不同的从头杂合突变（S755P, 185881.0001; E78A, 185881.0002; F77S, 185881.0003; V43del, 185881.0004; 和 I45del, 185881.0005）。这些突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，但在 gnomAD 数据库中不存在。三名患者在 vSNARE 结构域的 C 端区域携带错义突变，患有更严重的疾病，伴有皮质视觉障碍和运动过度，而另外 2 名患者携带保守残基的框内删除，患有较轻的疾病，并且能够实现一些行走和言语。在脂质混合测定中使用重组 S75P 和 E78A 突变进行的体外功能表达研究表明，S75P 变体将囊泡融合的速率和程度降低至野生型的约 10% 至 25%，并显示出显性失活效应，而 E78A 变体对囊泡融合几乎没有影响。由于技术困难，无法进行F77S突变的研究；尚未进行 V43del 和 I45del 变体的研究。由于技术困难，无法进行F77S突变的研究；尚未进行 V43del 和 I45del 变体的研究。由于技术困难，无法进行F77S突变的研究；尚未进行 V43del 和 I45del 变体的研究。

▼ 动物模型

Schoch 等人（2001）培育出 Vamp2 缺陷的小鼠并使用电生理方法来测量融合。在没有 synaptobrevin-2 的情况下，自发性突触小泡融合和高渗蔗糖诱导的融合减少了约 10 倍，但钙触发的快速融合减少了 100 倍以上。因此，Schoch 等人（2001）得出结论，synaptobrevin-2 可能在催化融合反应和稳定融合中间体中发挥作用，但并不是突触融合所绝对必需的。

迪克等人（2004）发现 Vamp2 -/- 小鼠神经元突触小泡的内吞作用存在缺陷。他们得出结论，Vamp2 对于 2 个快速突触特异性膜转移反应至关重要：用于神经递质释放的快速胞吐作用，以及用于突触小泡快速再利用的快速内吞作用。

▼ 等位基因变异体（5 个选定示例）：

.0001 神经发育障碍，伴有肌张力低下和自闭症特征，伴有多动运动
VAMP2、SER75PRO
Salpietro 等人在一名 3 岁意大利女孩（个体 1）中进行了研究，该女孩患有神经发育障碍、肌张力低下和自闭症特征，伴有多动运动（NEDHAHM；618760）（2019）在 VAMP2 基因中发现了一个从头杂合的 c.223T-C 转变（c.223T-C，NM_014232），导致 vSNARE 结构域 C 端区域高度保守的残基发生 Ser75 到 Pro（S75P）的取代。该突变是通过基于三重奏的全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，在 ExAC 或 gnomAD 数据库中未发现。在脂质混合测定中使用重组 S75P 突变进行的体外功能表达研究表明，该变体将囊泡融合的速率和程度降低至野生型的约 10% 至 25%，并显示出显性失活效应。

.0002 神经发育障碍，伴有肌张力低下和自闭症特征，伴有多动运动
VAMP2、GLU78ALA
Salpietro 等人在一名 10 岁白人男孩（个体 2）中发现，该男孩患有神经发育障碍、肌张力低下和自闭症特征（NEDHAHM；618760）（2019）在 VAMP2 基因中发现了一个从头杂合的 c.233A-C 颠换（c.233A-C, NM_014232），导致 vSNARE 结构域 C 端区域的高度保守残基处发生 glu78-to-ala（E78A）取代。该突变是通过基于三重奏的全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，在 ExAC 或 gnomAD 数据库中未发现。在脂质混合测定中使用重组 E78A 突变进行的体外功能表达研究表明，与野生型相比，该变体对囊泡融合几乎没有影响。

.0003 神经发育障碍，伴有肌张力低下和自闭症特征，伴有多动运动
VAMP2，PHE77SER
在一名 13 岁西班牙男孩（个体 3）中，患有神经发育障碍，伴有肌张力低下和自闭症特征，伴有多动运动（NEDHAHM；618760），Salpietro 等人（2019）在 VAMP2 基因中发现了一个从头杂合的 c.230T-C 转变（c.230T-C, NM_014232），导致 vSNARE 结构域 C 端区域的高度保守残基处发生 phe77 到 Ser（F77S）的取代。该突变是通过基于三重奏的全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，在 ExAC 或 gnomAD 数据库中未发现。由于技术困难，没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

.0004 神经发育障碍，伴有肌张力低下和自闭症特征，无多动运动
VAMP2、3-BP DEL、128TGG
一名 14 岁白人男孩（个体 4），患有神经发育障碍，伴有肌张力低下和自闭症特征，无多动运动（NEDHAHM; 618760），Salpietro等人（2019）在 VAMP2 基因中发现了一个从头杂合的框内 3-bp 缺失（c.138_130delTGG, NM_014232），导致 vSNARE 结构域中高度保守的残基 Val43（Val43del）缺失。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在 ExAC 或 gnomAD 数据库中未发现。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

.0005 神经发育障碍，伴有肌张力低下和自闭症特征，无多动运动
VAMP2，3-BP DEL，135CAT
在一名 3 岁法国女孩（个体 5）中，患有神经发育障碍，伴有肌张力低下和自闭症特征，无多动运动（NEDHAHM；618760），Salpietro 等人（2019）在 VAMP2 基因中发现了一个从头杂合的框内 3-bp 缺失（c.135_137delCAT, NM_014232），导致 vSNARE 结构域中高度保守的残基 Ile45（Ile45del）缺失。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在 ExAC 或 gnomAD 数据库中未发现。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。