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Dynamin-I的功能结构域及其在突触囊泡内吞过程中的作用
在神经系统中,突触是神经元间信息传递的桥梁.突触囊泡通过胞吐和内吞作用完成一次突触囊泡循环.Dynamin-I(又称发动蛋白-1),为三磷酸鸟苷酶(GTPase)家族的一员,由四个功能结构域组成,分别为N末端GTPase域、普列克底物蛋白同源域、GTPase效应结构域和C末端脯氨酸和精氨酸富集域.目前大量研究证明,dyanmin-I的四个功能结构域各自具有特定的功能、接受不同的调控机制,在突触囊泡胞吞过程中发挥重要作用.因此深入研究dyanmin-I的四个功能结构域以及其在突触囊泡内吞过程中的生理调控的方式和位点,具有重要的理论和实践意义.
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神经末梢突触囊泡释放神经递质过程的调控蛋白
神经末梢突触囊泡释放神经递质是一个复杂且受到精细调控的过程,涉及多种蛋白质间的相互作用.位于突触囊泡膜上的突触囊泡蛋白/突触囊泡相关膜蛋白(synaptobrevin/VAMP),与位于突触前膜上的syntaxin和突触小体相关蛋白SNAP-25,三者聚合形成的可溶性N-甲基马来酰胺敏感因子(NSF)附着蛋白受体(SNARE)核心复合物是突触囊泡胞吐过程中的核心成分.本文主要围绕参与突触囊泡胞吐过程,以及调节SNARE核心复合物的形成,解离及其功能的蛋白质,并对突触囊泡胞吐过程的分子模型作一概述.
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中枢内存在谷氨酸型神经元
谷氨酸是哺乳动物中枢神经系统中重要的兴奋性神经递质,然而 对其转运蛋白的研究至今还不十分清楚。Reinhard Jahn等在纯化谷氨酸转运蛋白BNPI(依赖 Na+的磷酸转运囊泡结合蛋白)后,发现它的底物选择性和能量依赖性与突触囊泡对谷氨 酸的摄取非 常相似。他们首先确定BNPI定位于脑中含有谷氨酸的囊泡中,并且,在非洲蟾蜍的卵母细胞 中,BNPI的确是作为一种囊泡谷氨酸转运物而发挥其功能的。在表达BNPI的神经细胞内,谷 氨酸的释放是量子式的,其能量来源为质子型ATP酶产生的电化学质子浓度梯度。 另外,一些含有GABA的神经元也表达BNPI。当刺激这些神经元时,可导致突触后电流的出现 。当加入AMPA受体(谷氨酸受体亚型之一)拮抗剂NBQX时,这种突触后电流被大幅度地抑制; 而加入GABAA受体拮 抗剂荷包牡丹碱时,则不会改变这种电流。由此说明,这种突触后电流是由谷氨酸介导的。 当刺激外源性表达BNPI的GABA神经元时,可导致兴奋性神经递质谷氨酸和抑制性神经递质GA BA的同时释放。 以上结果提示,BNPI是作为囊泡谷氨酸转运物而存在的,它的表达足以表明该神经元为谷氨 酸型神经元。而且,BNPI代表了一类有功能的囊泡谷氨酸转运蛋白家族。
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突触可塑性与神经病理性疼痛
神经病理性疼痛是一种以自发性疼痛,痛觉过敏和痛觉超敏为特征的慢性疼痛,发病机制复杂,临床疗效不佳.外周异位冲动长期持续兴奋所触发的神经元活动可特异性地持续改变突触的结构和功能,这种神经活动依赖的突触结构和功能的变化称之为长时程突触可塑性,是神经病理性疼痛产生和维持的主要机制之一.因此,本文对近年来突触可塑性在神经病理性疼痛机制中的研究进展进行综述.
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新生大鼠缺氧缺血性脑损伤后海马结构突触素的表达及治疗
突触素(synaptophysine,SYP)作为突触囊泡的一种特异性标志蛋白,存在于神经终末的突触前成分内,与突触可塑性关系密切.为此,本实验以SYP的免疫组织化学反应的强度为指标,对缺氧缺血性脑损伤(HIBD)后大鼠海马结构的SYP分布情况进行了研究,以探讨HIBD对海马突触可塑性的影响以及尼莫通干预治疗的效果.
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常染色体隐性非综合征性听力减退
已知所有的常染色体隐性非综合征耳聋(ARNSHL)基因可致重度或极重度学语前耳聋.现在已知的25个ARNSHL基因多通过对单一的有血缘关系的家系分析而定位.6个ARNSHL基因已被克隆且翻译出很多蛋白质,包括离子通道,胞外基质,细胞骨架机构及突触囊泡传递必须的蛋白质.已知1个ARNSHL基因可致全世界约50%的重度或极重度的遗传性耳聋,另外2个ARNSHL基因可致综合征性或非综合征性耳聋.随着其它ARNSHL基因的确定及功能阐明,我们会在分子水平上加深对听力生理的理解.
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AP-2蛋白调控网格蛋白介导突触囊泡胞吞的研究进展
神经元间的信息传递依赖于神经递质的释放,这一过程离不开正常有效的囊泡循环机制,突触囊泡循环是调控突触囊泡水平和维持神经递质释放的基础。囊泡回收则是循环过程中保证囊泡从突触前膜回收至胞内,参与新一轮囊泡形成和再生的重要保障。网格蛋白介导的内吞是突触囊泡回收的主要途径,衔接蛋白AP-2(adaptin-2)是参与这一内吞过程不同时期的关键蛋白,其通过绑定不同蛋白分子分别从结构和动力的层面参与了囊泡回收过程, AP-2对网格蛋白介导的突触囊泡胞吞过程具有重要意义。本文结合国内外新研究报道,简要综述了AP-2的结构特点、分子基础、AP-2蛋白调控网格蛋白介导突触囊泡的胞吞及其与听力的关系。
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Rabconnectin-3α蛋白在听神经及毛细胞的病理生理学方面的生物学功能
Rabconnectin-3(rbc3)蛋白是rab小G蛋白家族中的成员之一,有α和β两个亚基.其中人rbc3α由定位于15号染色体长臂2区1带的dmxl-2(dmx like-2)基因编码,由3036个氨基酸组成,相对分子质量Mr为339,753,包含12个结构域;研究发现,rbc3α表达于啮齿类、灵长类动物的脑组织、内耳,并且在斑马鱼侧线器官亦有表达.随着临床研究的深入,发现rbc3α蛋白除了会导致听力下降以外[1],还与多种疾病相关.例如dmxl-2突变可影响激素治疗乳腺癌的效果[2];与芳香化酶过剩综合征[3]也有联系.因此rbc3α的生物学功能成为了近来研究的热点.本文将对近几年关于rbc3α在听神经及毛细胞病理生理学方面的生物学功能的研究进展进行综述.
关键词: rabconnectin3α dmxl-2 突触囊泡 听力下降 生物学功能 -
脑突触活性区蛋白年龄相关性改变对学习记忆影响研究现状及进展
脑突触活性区多种蛋白协同调控突触囊泡在突触前膜锚定、预激与膜融合保证突触前释放神经递质过程完成,该区蛋白转录表达有无年龄相关性改变呢?对学习记忆有无影响呢?我们就这一问题研究现状及进展做一综述.
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学习记忆相关脑突触活性区蛋白研究现状及进展
脑突触活性区多种蛋白协同调控突触囊泡在突触前膜锚定、预激与膜融合保证突触前释放神经递质过程完成,该区蛋白转录表达对学习记忆有无影响呢?我们就这一问题研究现状及进展做一综述.
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大鼠大脑中动脉阻塞模型中Zn2+囊泡的释放
Zn2+是基因表达和很多酶活性所必须的微量元素,脑组织中含有丰富的锌(10 μg/每克湿重组织),其中有10%存在于谷氨酸能神经元的突触囊泡中.
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锰对神经元细胞内SNARE复合物蛋白及突触囊泡的影响
目的 研究锰干扰神经递质释放的分子机制,重点观察锰对神经元细胞内SNARE复合物蛋白及突触囊泡的影响.方法 利用体外培养的神经元,用0~400 μmol/L锰处理24 h后,观察细胞活力及培养液中LDH的释放量.根据结果挑选剂量为0、12.5、50、200 μmol/L的氯化锰处理神经元24 h,测定SNARE复合物相关蛋白的基因及蛋白表达,以及活动性突触囊泡的数量.结果 随着锰处理浓度的增加,神经元损伤逐渐加重;与对照组比较,Syntaxin 1A的基因及蛋白表达均未见明显改变,SNAP 25的基因和蛋白表达均逐渐下降,VAMP2的基因和蛋白表达均逐渐升高,进而导致SNARE复合物蛋白形成下降,同时活动性突触囊泡的数量明显减少.结论 锰通过干扰SNARE复合物相关蛋白的表达,减少了神经元细胞内SNARE复合物蛋白的形成,进而导致活动性突触囊泡减少,造成神经递质释放紊乱.
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突变亨廷顿蛋白的突触囊泡毒性
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慢性间歇低压低氧暴露对小鼠空间记忆及海马谷氨酸受体磷酸化水平的影响
目的:观察慢性间歇低压低氧暴露对成年C57小鼠认知功能、海马区p-GluR-831、845位点蛋白表达以及海马区突触囊泡释放的影响.方法:雄性C57小鼠,随机分为对照组(n=16)与暴露组(n=16).暴露组给予每天6 h 5000m低压低氧暴露,持续4w;对照组无低压低氧暴露.两组小鼠其他饲养条件一致.利用Morris水迷宫实验检测每组小鼠空间记忆能力;免疫印迹实验检测GluR1蛋白ser831和ser845位点磷酸化水平变化;透射电镜实验观察低氧对突触囊泡的影响.结果:(1)水迷宫结果显示慢性间歇低压低氧暴露后,暴露组平均逃脱潜伏期(17.6±1.69 s)显著低于对照组(27.3± 1.45 s),暴露组小鼠平台搜索能力提升;(2)免疫印迹结果显示,暴露组小鼠海马GluR1蛋白ser831和ser845位点磷酸化水平显著高于对照组小鼠;(3)透射电镜结果显示,暴露组小鼠海马区突触囊泡数目显著多于对照组,且差异有统计学意义.结论:慢性间歇低压低氧暴露可以显著提升C57小鼠空间认知功能,其机制可能是通过增加GluR1蛋白ser831和ser845位点磷酸化水平,并增加突触结构内囊泡数目.
关键词: 间歇低氧 认知功能 p-GluR-831 p-GluR-845 突触囊泡 水迷宫 -
神经胞吐分子机制的研究进展
神经胞吐机制是突触传递研究的一个核心问题,本文简要介绍了神经胞吐分子机制的SNARE学说,以及参与神经胞吐的相关蛋白及其功能的进展.
关键词: 神经胞吐 SNARE复合体 t-SNARE和v-SNARE 突触囊泡 -
神经末梢突触囊泡相关的调节蛋白
神经末梢突触囊泡释放神经递质是一个受到精细调控的过程,涉及多种蛋白质间的网络状相互作用,包括蛋白复合物的组装和构象调节、突触囊泡的定向性运输、囊泡入坞、膜融合、递质释放以及囊泡膜和蛋白的重摄取等,这一大循环里的每一步都离不开各种相关蛋白的相互作用.该文围绕这些调控蛋白的分子结构、生理功能以及蛋白间的相互作用作一综述.
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海马神经元突触囊泡释放特征及可释放囊泡含量定量分析
中枢神经系统突触前的神经末梢只有少量的突触囊泡存在,突触囊泡数目的多少和融合模式将影响突触传递的效率.对突触囊泡数目的多少和释放模式的研究依赖于有效的研究方法.在本研究中,与膜亲和力不同的荧光染料用于标记体外培养的海马神经元的功能性突触囊泡.通过场电位和高钾刺激,动态观察荧光强度的变化,结果显示在第一轮刺激中,与膜亲和力低的染料FM2-10脱色的比例(93.0%±5.9%)显著大于与膜亲和力高的染料FM1-43(57.9%±3.5%).但是,第二和第三轮刺激中FM1-43脱色的比例分别为(24.0±2.3)%,(8.6±1.5)%,显著大于FM2-10的脱色比例(1.4±3.8)%,(2.3+1.6)%).这个结果提示快速内吞模式不仅存在于囊泡的第一次释放,同时还存在于囊泡回收后的再次释放.另一方面,高频刺激和高渗蔗糖溶液这两种方法同时用于检测体外混合培养13~14天的抑制性神经元的可释放囊泡池(readily releasable pool,RRP)的大小.结果显示,用高渗蔗糖溶液估计的RRP的大小[(200±23.0)pC]显著大于用高频刺激估计的RRP的大小[(51.1±10.5)pC].分析其可能的原因是用双patch的方法分析的是两个神经元之间的联系,而在混合培养的系统中,一个神经元有可能受多个神经元的支配,用高渗溶液刺激则使所有的突触前RRP都释放,所以用这种方法计算的RRP值要大的多.因此为了排除混合培养的神经元中突触联系的多少对RRP值的影响,用高频刺激的方法来估计RRP值的大小更合理.
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神经营养因子对神经肌肉接头传递的调制作用
运动单位由运动神经元及其支配的肌纤维组成.神经肌肉接头(neuromuscular junction,NMJ)传递受到严密的调节,因而能和运动单位的活动协调一致.在NMJ,神经调制物质的释放与运动单位的活动有关,并能决定突触传递的效能.脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)和神经营养因子4(neurotrophin-4,NT-4)由运动神经末梢和肌纤维产生.肌肉释放营养因子受肌肉活动调节.在NMJ,BDNF和NT-4通过激活酪氨酸激酶B受体(tyrosine kinase receptor B,TrkB),能加强自发性和诱导性的突触活动.突触前Ca2+量的迅速增加或突触胞吐过程的易化,都能增加突触囊泡的释放,从而改善NMJ的突触传递.事实上,BDNF能促进突触前细胞内Ca2+的释放,TrkB的激活也能通过有丝分裂活化蛋白激酶,引起突触素Ⅰ(synapsin Ⅰ)的磷酸化,进而增加可释放的突触囊泡的数量.在NMJ,神经营养因子还能通过影响神经调节素(neuregulin)或其他神经源性调制物质的局部释放,对接头传递进行调节.本文对近年来在NMJ突触传递的调节,运动单位的NMJ特性以及神经营养因子对突触传递效能的影响等方面的研究进展做一综述.
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钙离子在疼痛和抗伤害性感受中的作用
1钙通道的结构与分类钙离子广泛地参与各种生命活动的调节.通过细胞膜上的钙通道、离子泵的转运或细胞内钙库释放钙离子使胞浆钙离子浓度急剧升高,促使突触囊泡释放神经递质,引起膜兴奋性的改变.
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Otoferlin蛋白与听毛细胞突触传导
在哺乳动物中,耳蜗基底膜突触囊泡是听觉感知的重要部分,它通过纤毛细胞机械传导,调节Ca2+通道的Ca2+内流从而刺激递质释放传入感觉中枢.为了维持适当的Ca2+浓度,体内系统会产生多种多样的功能蛋白:比如感觉神经系统中的Ca2+"传感器"-海马钙蛋白(hippocalcin)、视锥蛋白(visinin)和恢复蛋白(recoverin).近年来,在耳蜗听毛细胞中,发现了一种新的蛋白质-Otoferlin,其分子量约230 kDa,可能在听毛细胞中充当着Ca2+"传感器"的角色,并且对维持正常听力起重要作用.本文就Otoferlin蛋白在耳蜗听毛细胞突触囊泡中的功能进行综述.