SNARE

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Giunzioni neuromuscolari, Nervi, Spinale, Atassia, Anticorpi e Biopsia, Informazioni per i pazienti

File tradotto parzialmente. RICHIESTA DI TRADUZIONE a Natale Marzari

Dopo 41 anni e 5 mesi, nel maggio 2006 la magistratura di Trento ha riconosciuto l'esistenza e la gravità di quella malattia rara che nessuna altra istituzione o persona singola della provincia di Trento ancora mi riconosce, e per negare la quale mi perseguita.
Natale Marzari

PROTEINE PRESINAPTICHE, INGLOBAMENTO NELLE VESICOLE

PRESINAPTICHE e FUSIONE NELLA MEMBRANA ¹

Active zone
Interazione cons fra presinaptico proteine
Transmitter rilascio pathway
Vesicle trafficking e rilascio: Steps
Presinaptico proteine
SNAREs
Vesicle membrane proteine
Ca⁺⁺ e ATP regolazione
Altre secrezione-correlate proteine

Collegamento esterno: Heuser images

Presinaptico steps leading to trasmittente rilascio

potenziali di azione
- Invade nervo terminali
- Cause depolarizzazione
- Altre caratteristiche
  - In molti neurons solo 10%–20% dei potenziali di azione trigger trasmittente rilascio
  - Repetitive trains dei potenziali di azione
    - At 3 Hz the numero di vescicole relased per potenziale declines nel tempo
    - At faster impulse rates the numero di vescicole rilasciata per potenziale può incremento per a time
Depolarizzazione of nervo terminali
- Activates voltaggio-controllati calcium canali (VGCC)
- Canali sono localizzato nei attiva zone: Each attiva zone contiene 2 parallel arrays of VGCCs
calcio entry: Through attivata VGCCs
- Ca⁺⁺ channel tipi: La maggior parte comunemente P/Q (Ca_v2.1) o N (Ca_v2.2) -tipo
- Iniziante: At peak della potenziali di azione
- Ends: Before terminal è interamente repolarized
Vesicle percorsi: Docking e Membrane fusione
- Initiated by
  - calcio entry
  - Via Ca⁺⁺ sensor: Synaptotagmins
- Vesicle stages
  - Docking: Vesicles move nella direzione e interact con membrane of presinaptico terminal
    - Distance di vescicole dal Ca⁺⁺ channel cluster: Gamma 30 a 300 μM; Media 100 μM
    - molecolare meccanismi: Interazione cons fra secrezione-correlate proteine
  - Priming: Vesicles diventare competent per fusione-l'apertura dei pori
  - Fusion-l'apertura dei pori
    - Ca⁺⁺-indotte
    - Correlati to fast trasmittente rilascio
- SNARE proteine nei sinaptico esocitosi
  - sinaptico vescicole: sinaptobrevina (Vesicle-associati proteine di membrana; VAMP)
  - Presinaptico membrana plasmatica: Sintassina 1 e SNAP-25
Neurotransmitter rilascio
- Transmitter sorgenti: sinaptico vescicole
- Rilascia tipi
  - Veloce rilascio: Ca⁺⁺ scaternate
    - Sincroni
    - Phasic
    - Indotta rapidamente: Insorgenza 50 a 500 μSec dopo Ca⁺⁺ transient sviluppos
    - Ca⁺⁺ stimolazione
      - Sensor: Synaptotagmin 1
      - Concentration: Alte
  - Slow rilascio: Ca⁺⁺ scaternate
    - Asynchronous
    - Continues per > 1 sec dopo Ca⁺⁺ transient sviluppos
    - Aumenta nei rate of spontanea rilascio
    - Ca⁺⁺ stimolazione
      - Sensor: ? Synaptotagmins 3 o 7
      - Concentration: Basso
  - spontaneo rilascio: si ha a riposo
- Probability of fusione-l'apertura dei pori dopo potenziali di azione: Variabile
  - Depends on tension e composition of participating membrane
- Motor nervo terminali
  - potenziali di azione produce the rilascio of ACh dal 10 a 200 vescicole
  - Each vescicole contiene 5,000 a 20,000 ACh molecules
Vesicle recycling: Numerose alternative percorsi

Trafficking cycle: Filling, Targeting, attachment e fusione di vescicole: Steps⁴

Neurotransmitter trasporto nella sinaptico vescicole
- Active trasporto
  - Driven by vacuolar proteina proton pump
  - Generates electrochemical gradient that drives neurotrasmettitore apporto
- Proton pump structure
  - 13 subunità
  - Peripheral complesso (V1): Includes ATPasi attività
  - Integral membrane complesso (V0): Media proton translocation
  - Connection fra V0 e V1 complessi: 116-kDa subunit
  - La maggior parte vescicole contengono solo 1 proton pump molecola
  - Vacuolar
- Transporters
  - Subtypes
    - Glutamate: 3 tipi; Driving force è potenziale di membrana
    - Monoamines: 2 tipi
    - GABA e Glycine: 1 tipo; Membrane potenziale e proton gradient contribute to apporto
    - Acetilcolina: 1 tipo
  - Meccanismi
    - Control of apporto amount e speed non definiti
Vesicle proprietà
- Dimensione: 20 nM radius
- Proteina:fosfolipidi rapporto: 1:3
- Lipid composition
  - Phosphatidylcholine: 40%
  - Phosphatidylethanolamine: 32%,12%
  - Phosphatidylserine: 12%
  - Phosphatidylinositol: 5%
  - Colesterolo: 10%
- Proteina componenti
  - Transport proteine
    - Funzioni: Involved nei neurotrasmettitore apporto
  - Trafficking proteine
    - Funzioni: Participate nelle vescicole exo- e endocitosi e recycling
    - Funzionale subtypes
      - Proton pump
      - Neurotransmitter trasportatori: Mediate trasmittente apporto
    - Structural subtypes
      - Intrinsic membrane proteine
      - Proteins associati via posttraslazionale lipid modificazioni
      - Peripherally bound proteine
Vesicle pools nei presinaptico terminal
- Readily releasible: 20% of popolazione at NMJ
- Reserve: 80% at NMJ
- A riposo: Non presenti at NMJ
Vesicle trasporto: Cytoskeletal-associati proteine probabilmente coinvolti nei process
- Vesicle trasporto through citoplasma: Cluster at attiva zone
- Actina: Transport requires intatti matrice
- Myosin systems
  - Myosin V (unconventional) : Associata con vescicole via v-snare
  - Myosin catena sottile kinase e Myosin ATPasi: ? Aumento neurotrasmettitore secrezione
- microtubuli-correlate proteine
  - rab6 : GTPase implicated nei inter-Golgi trafficking
  - Kinesin motor proteine: KIF1Bβ; KIF3A
Vesicle targeting
- Formazione of bridge fra vescicole e membrane
- molecolare mechanism: ? Exocyst-sec6/8 complesso
  - Independent of citoscheletro
  - Presente mainly nei sviluppoing neurons
Vesicle tethering
- Reversibili attachment di vescicole to membrane
- molecolare mechanism: ? rab complesso
  - Famiglia of peso ridotto molecolare GTPases
  - ? Funzione nelle vescicole attachment to acceptor membrane
    - rab3 richiede per vescicole sequestration at terminali presinaptici
    - rab3A: Deficit porta a sinaptico fatica e ridotta plasticity
  - Acts via multiple effectors: Uso1p/p115 ; Rabphilin ; Rim
  - Precedes formazione of SNARE complesso
Vesicle docking
- Irreversibili attachment di vescicole to membrane
- molecolare mechanism: SNARE complesso on ambedue fusing membrane
- Induces partial, ma non complete, membrane fusione
Vesicle priming
- Conversion nella state of competence per Ca⁺⁺-scaternate fusione-l'apertura dei pori
- Coinvolge ATP
Vesicle fusione
- Final eventi nella membrana fusione
- molecolare meccanismi
  - Ca⁺⁺; Calmodulina
  - Altre: GTP; Phosphatase (sensibile to Microcyteine LR)
sinaptico vescicole cycling
- Alternative percorsi
  - "Kiss e Stay"
    - Vesicles reacidified e refilled con neurotransmitters senza undocking
    - Vesicles rimangono nei readily releasible pool
  - "Kiss e Run"
    - Vesicles undock e recycle locally
    - Reacidify e refill con neurotransmitters
  - Endocytosis via clathrin-coated pits
    - Reacidify e refill con neurotransmitters: Directly o Dopo passing through un endosomal intermediate
- Endocytosis caratteristiche: Tempi di decorso
  - Dopo singolo stimolo: Rapido; Lievemente slowed con aumentato numero o vescicole rilasciata
  - Repetitive stimolazione: Pronunciato rallentamento of endocitosi rate
- Recycling caratteristiche
  - La maggior parte vescicole recycle direttamente senza passing through un endosomal intermediate
- Correlati molecules
  - Synaptojanin : Inositol 5-fosfatasi
  - Anfifisina
  - Dinamina
  - Clathrin
    - Components
      - Catena spessa ; Catena leggera A e B
      - Triskelion structure: 3 noncovalently bound spessa catene e 3 light catene
    - Componente of Citoplasmica face of coated vescicole e coated pits: Organelles coinvolti nei
      - Intracellulare trafficking of recettori
      - Endocytosis di una variety of macromolecules
  - Rab5 : Obligatory sinaptico vescicole componente
    - Possible function: Role nei endosome fusione durante the vescicole cycle
    - Mutazioni: Interferisce con efficient rilascio durante stimolazione ripetitiva
  - Vti1a (β splice variant)
    - Qb-SNARE proteina
    - Funzioni: Membrane fusione
      - Endosome e Golgi fusione reazioni: No interazione con sinaptobrevina
    - Presente on tutti sinaptico vescicole
Altre regolatore proteine
- Synapsins 1, 2 e 3
  - Proteina caratteristico
    - Actina Legante
    - Ca⁺⁺-regolata ATPasi
  - Localizzazione
    - Peripheral proteine di membrana
    - Coats sinaptico vescicole
    - Synapsins 1 e 2 abbondanti at sinapsi
  - Funzioni
    - Links vescicole to citoscheletro: fosforilazione dipendenti
    - Ridotta espressione causa
      - Ridotta sinaptico vescicole distal to attiva zone
      - sinaptico fatica
    - ? Regolano reserve pool di vescicole necessaria per sustained sinaptico trasmissione
  - Knockout mouse
    - Impaired synapse formazione
    - Ridotta numero delle vescicole sinaptiche: Vesicles presenti mainly at attiva zone
    - Ridotta trasmittente rilascio
    - Increased suscettibilità to Attacchi epilettici con elettrica stimolazione
  - Malattie
    - Synapsin 1: Epilessia, Collegate al cromosoma X, con variabile learning disabilities e comportamento malattie
    - Synapsin 2: Polimorfismi associati con schizophrenia
- Synaptotagmin
- CAPS (Ca⁺⁺-dipendenti activator proteina nei secrezione)
  - Lega lipids: Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PI-4,5-P₂)
  - Supports catecholamine secrezione
- Rab3 proteine
  - La maggior parte abbondanti rab proteine nei sinaptico vescicole
  - Rab3 è attaccato al sinaptico vescicole
    - State: GTP-bound
    - Via covalently collegati geranylgeranyl moieties
  - Rab3 undergoes cycle of sinaptico vescicole association e dissociation
    - si ha nei parallel con sinaptico vescicole exo- e endocitosi
    - Dissociation: Durante o dopo sinaptico vescicole fusione
      - Depends on Ca⁺⁺-scaternate esocitosi delle vescicole sinaptiche
      - GTP on Rab3 è idrolizzata to GDP
      - Resulting GDP-bound Rab3 è dissociated dal sinaptico vescicole by GDI
    - Reattachment of soluble GDI/GDP-Rab3 complesso to vescicole
      - Coinvolge GDP to GTP lo scambio
  - Rab 3A
    - Involved nei late step nei esocitosi that follows trasporto e docking
    - Knockout: 2 fenotipi dipendenti on synapse
      - Corta-term plasticity alterato senza alterazioni nei readily rilasciabile vescicole pool
      - Lunga-term potentialtion abolished senza alterazioni nei brevi-term plasticity
  - Rab3 effectors
    - General action: Bind to GTP-Rab3 ma non to GDP-Rab3
    - Rabphilin
      - Soluble proteina
      - Binding to sinaptico vescicole
        
        Richiede Rab3
        
        Cycles on e off vescicole
      - Lega Ca⁺⁺ via C2 domini
      - Knockout: No prominent phenotype
    - RIM1α /2α
      - Insoluble
      - Active-zone proteina
      - terminale C C2 domini: No Ca++-Legante siti
      - Funzioni: Regolano neurotrasmettitore rilascio via interazioni
        
        terminale N domain con Rab3 e Munc13-1
        
        PDZ domini con ERCs
        
        terminale C C2 domain con α-liprins e synaptotagmin 1
- SV2 proteine
  - Funzioni: May regulate Ca⁺⁺ levels come transporter
  - Proteins: SV2A ; SV2B ; SV2C ; SVOP
  - SV2A knockout: Ridotta SNARE complessi e readily rilasciata vescicole

Interazione cons fra secrezione-correlate proteine

sinaptobrevina (VAMP)-SNAP-25-Sintassina complesso: 1:1:1 stoichiometry
SNAREs play Importantee ruoli nella membrana fusione e possibilmente vescicole docking
Interazione con fra vescicole-associati snares (v-snare) e bersglio membrane-associati snares (t-snare)
- Forma alto affinità SNARE complesso
- Proteins legano nei parallel e forma 4 elica bundle
- Complessi aumenta α-elica nature of constituents
- Attivate by α-SNAP/NSF
SNARE complesso formazione
- Draws vescicole nella direzione bersglio membrane
- Porta ad vescicole fusione con cellule membrane
Interazione cons Avviene
- In fast-releasing sinapsi
- At the attiva zone
- Vicino voltaggio-dependant Ca⁺⁺ canali: specialmente tipo N e P/Q-tipo

Active zone

General
- Biochemically insoluble
- Localizzazione: Presinaptico membrana plasmatica precisely opposite sinaptico cleft
- Ultrastrutture
  - Centrali: elettroni-dense contenente hexagonal grid; Vesicles embedded nei grid depressions
  - Neuromuscolare: Allungati ridge contenente vescicole lined up simili beads on a string
Proteina componenti
- Munc13s : Promuove priming delle vescicole sinaptiche; Acts through syntaxin
- RIMS
  - Proteina scaffolds: Bind direttamente o indirectly to molti altre sinaptico proteine
  - Help regulate vescicole esocitosi durante brevi-term plasticity
- Piccolo : Presinaptico cytoskeletal matrice; Role nei cycling delle vescicole sinaptiche
- Bassoon : Presinaptico cytoskeletal matrice
- ERCs (ELKS/Rab3-interActinag molecola/CAST) : Bind to RIMS
- α-Liprins : Bind to RIMs, ERCs e recettore proteina tirosina fosfatasi
Linking to vescicole: Two interazioni
- GTP-dipendenti Legante of Rab3 a RIM1α/2α
- Ca⁺⁺-dipendenti association of synaptotagmin 1 con RIM1α/2α/2β

SNAREs (SNAP Recettori)

General
- Famiglia: Membrane-associati proteine
  - Characterized by SNARE motivo: omologhe 70-residue sequenze
- Funzione: Mediate membrane fusione
  - SNAREs sono componenti of fusione mechanism: Funzione con altre presinaptico proteine
  - SNARE-correlate eventi Avviene via proteina-proteina interazioni
  - Vesicle-associati SNARE (v-SNARE) interact con bersglio membrane SNARE (t-SNARE)
  - Contatto drives membrane fusione
- Post-fusione: Separazione e Regeneration of SNARE componenti
  - Coinvolge ATPasi attività associati con NSF
  - α-SNAP: NSF attachment proteina
- Regulators of SNARE pairing: Munc family of syntaxin-Legante proteine
SNARE Proteina Proprietà
- Dimensione: 15 a 40 kD
- Structure
  - Integral membrane proteine
  - Anchored by carbossilico-terminus
  - Citoplasmica domini: Amino-terminus e centrale regioni
  - Coiled coil regioni: Mediate trafficking
  - SNARE motivo classes: 4 tipi (R, Qa, Qb, e Qc); Helical structure
- Transport reazioni: Stoichiometric, non enzimatici
- SNARE complessi: Multivalent
  - Contenente: Quattro SNARE motivi
    - Located nei tre o Quattro separate SNARE proteine
  - Assembly: Into parallel Quattro-helical bundle
sinaptico vescicole esocitosi: SNARE e associati proteine
- Vesicle location
  - sinaptobrevina (Vesicle-associati proteine di membrana; VAMP): Contains R-SNARE motivo
- Presinaptico membrane location
  - Sintassina 1: Contains Qa-SNARE motivo
  - SNAP-25: Contains Qb- e Qc-SNARE motivi
- sinaptico vescicole SNARE complesso: molecolare model
  - Pulls sinaptico vescicole e membrana plasmatica close insieme,
  - Creates un unstable intermediate: Does non aprire fusione pore
    - Can progress to pieno-blown fusione pore
    - Can quindi regress to docked state delle vescicole sinaptiche senza engaged SNAREs
- Complexins: Associata con sinaptico vescicole SNARE complessi
  - Bind to assembled sinaptico core complessi
  - Insert nella groove formato nel terminale C half of assembled SNARE complesso
  - Promuove action of synaptotagmin 1 (Ca⁺⁺ sensor)
  - Non essenziali per SNARE function o sinaptico vescicole fusione
  - Knockout mouse: più lievi version of synaptotagmin 1 knockout
- Control of SNARE complesso formazione at sinapsi e fusione reazioni
  - Munc18-1: Controls e promotes sinaptico vescicole fusione
    - molecolare interazioni
      - Lega to a chiuso conformation of syntaxin
      - Blocca syntaxin SNARE motivo dal participating nei SNARE complessi
      - Munc18-1 must dissociate dal syntaxin per SNARE complessi per formarea
      - May couple syntaxin to citosolico factors to organize SNARE complesso assembly
    - Delezione: Completely abolishes vescicole esocitosi
  - Proteins con terminale C R-SNARE motivo: Inibizione normale SNARE assembly e esocitosi
    - Tomosyn: letale-giant-larvae proteina family
    - Amysin
  - Synaptophysin: Vesicle proteine di membrana
v-SNARE proteine: Vesicle-associati
- sinaptobrevina (Vesicle-associati proteine di membrana; VAMP) 1 ;
  - Lega to synaptophysin: Inibisce Legante to altre SNARE proteine
  - Alte levels nei encefalo, reni e exocrine pancreas
  - Perdita of sinaptobrevina riduce vescicole esocitosi
    - Cleavage: By botulinum toxins B, D, F e tetanica
    - Delezione: Causes 90% riduzione nelle vescicole esocitosi
    - Ca⁺⁺-scaternate esocitosi più inibita than spontanea esocitosi
- sinaptobrevina 2 : Alte levels nei encefalo, reni e Langerhans islets
- sinaptobrevina 3 (Cellubrevin) : Ubiquitous
- VAMP-2: v-SNARE nei skeletal muscolare e adipocytes
- GOS-28: Golgi trasporto (Intra e con citoplasma)
- Cellubrevin: Membrane endocitosi/esocitosi
- rsec22b (Yeast homolog ): Endoplasmic reticulum
- Membrin (Yeast homolog ): ER e Golgi
t-SNAREs: Obiettivo-membrane associati
- Synaptosome-associati proteina of 25 kDa (SNAP-25)
  - 2 Isoforme
    - SNAP-25A: In cellule corpo e Along assoni
    - SNAP25B: At nervo terminal
  - Inhibition causa ridotta Ca⁺⁺-scaternate vescicole esocitosi
    - SNAP-25 cleavage by tossine botuliniche A e E
    - Delezione: Causes Marcato riduzione nelle vescicole esocitosi
- Syntaxins
  - 1A e 1B : Nervose axons e sinapsi
    - Sintassina 1 cleaved by tossine botuliniche C1
  - 2 : Epithelial morphogenesis; Apical membrane of pancreatic acinar cellule
  - 3 : Zymogen granule membrana plasmatica; Famiglia of 5 geni
  - 4 : Basolateral membrane of pancreatic acinar cellule; GLUT-4 trafficking
  - 5 : cis side of Golgi; trasporto dal ER to Golgi
- SNAP-23
  - Membrana plasmatica
  - 59% omologia to SNAP-25
  - Insulin sensibile tessuti

Altre secrezione correlate proteine

NSF (N-ethylmaleimide-sensibile fattore)
Sintassina 6 : Trans-Golgi network
rsec22a
n-sec1
Sintassina Legante proteina 1 : Retina e cerebellum; Role nei trasmittente rilascio
sinaptico vescicole proteina 2 (SV2) : Essential role nel controllo of esocitosi

Vesicle membrane proteine

Synaptophysin
- Integral proteine di membrana
- Lega to sinaptobrevina: Forma complessi sulla superficie delle vescicole sinaptiche
- May inibisce Legante of sinaptobrevina to SNAREs: Inibisce vescicole fusione
Vesicle amine transporter 1 (VAT-1; SLC18A1)
Anfifisina :
- Citoplasmica superficie of sinaptico vesciles
- Obiettivo of serico anticorpi nella sindrome di dell'uomo rigido (Stiffman) con cancro della mammella

Ca⁺⁺ e ATP regolazione

Synaptotagmin I
- Localizzazione: sinaptico vescicole; Chromaffin granules
- Funzioni
  - Ca⁺⁺ sensor
  - Regolano fast esocitosi at synapse
  - No chiara role nei lenta esocitosi o membrane fusione nei general
- Integral proteine di membrana
- 2 Citoplasmica domini: Bind totale of 5 Ca⁺⁺ ions
  - C₂A domain binds: 3 Ca⁺⁺ ions; Liposomes contenente acidic fosfolipidica
  - C₂B domain binds: 2 Ca⁺⁺ ions
  - affinità of C₂++ aumenta when domini legano to phospholipid membrane
  - fosfolipidi Legante è Ca⁺⁺ dipendenti
- Synaptotagmin quindi binds to SNAREs
- Binding of segnalazione molecules porta a alterazioni nei structure
- In family of 9 geni: La maggior parte localizzata to neurons
- mutantes
  - Poche sinaptico vescicole vicino membrana plasmatica
  - Meno Abilità del Ca⁺⁺ to trigger fast esocitosi
- Knockout mouse: letale; selettivo perdita of fast Ca⁺⁺-scaternate esocitosi
Synaptotagmin 2
Ca⁺⁺ canali
Phosphatidylinositol transfer proteina
Phosphatidylinositol-4-fosfato 5-kinase
Rabphilin : Interacts con Actinina α e β-adducin
Scinderin: Ca⁺⁺ regolata Actina-severing proteina
CAPS (Ca⁺⁺-dipendenti activator proteina nei secrezione)
Actina citoscheletro

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References
1. Current Opinion nei Neurobiology 1997;7:310-315 e 316-322, Annu Rev Neurosci 2004;27:509–547
2. Current Opinion nei Cell Biology 1997;9:505-512
3. J. Neurochem 1997;69:1781-1792
4. Curr Opin Neurobiol 1999;9:321-328

10/5/2005

PROTEINE PRESINAPTICHE, INGLOBAMENTO NELLE VESICOLE

PRESINAPTICHE e FUSIONE NELLA MEMBRANA 1

SNAREs (SNAP Recettori)

Vesicle membrane proteine

Ca++ e ATP regolazione

PRESINAPTICHE e FUSIONE NELLA MEMBRANA ¹

Ca⁺⁺ e ATP regolazione