突触囊泡融合的关键调控蛋白munc18-1的研究进展1宋锐※袁伟.docVIP

突触囊泡融合的关键调控蛋白Munc18-1的研究进展 宋锐※ 袁伟※ 摘要 神经元之间的信息传递有赖于神经轴突末梢突触囊泡与细胞膜融合，释放神经递质到突触间隙，兴奋突触后膜受体致传入神经产生动作电位，将刺激信息传递至中枢。参与细胞内膜融合的蛋白质绝大多数具有同源性，包括Sec1/Munc18蛋白Munc18-1、SNARE（soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachmet protein receptors;可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体）、突触融合蛋白（Syntaxin-1）、囊泡相关膜蛋白（synaptobrevin/VAMP）、和SNAP-25。它们形成紧密的SNARE复合体将囊泡和细胞质膜绑定到一起启动融合。Munc18-1与Syntaxin-1相互作用，调控SNARE复合体的装配，在囊泡与细胞膜融合过程中扮演重要的角色。本文就Munc18-1蛋白在调控突触囊泡融合的相关研究进展进行综述，目的在于对Munc18-1蛋白的作用机制有更深的理解。 关键词 突触囊泡 融合 Munc18-1 SNARE syntaxin-1 1 参与胞吐的Sec1/Munc18蛋白家族 Sec1/Munc18（SM）蛋白家族是高度保守的60-70 kDa多肽氨基酸（约600个氨基酸），参与调控SNARE复合体的形成，是膜融合过程中必需的调控蛋白[1-3]。多年来通过对各个物种基因的研究已经确定了SM蛋白家族在囊泡融合的过程中有着至关重要的作用。在哺乳类动物中，有三种Munc18亚型，分别是Munc18-1、-2和-3（Munc18a、b、c）。Munc18-1最初是在神经元和神经内分泌细胞中表达[4-6]；Munc18-2除了脑组织以外广泛表达；Munc18-3的表达无处不在[7-9]。首次分离Munc18-1时发现其与Syntaxin-1连接紧密[6]。从那时起，Munc18与各亚型Syntaxin的特殊连接成为人们研究的焦点，Munc18-1和-2能连接到Syntaxin-1A、-1B、-2和-3，而Munc18-3只能与Syntaxin-2和-4连接[9-16]。 在Munc18-1基因敲除小鼠中，神经递质释放功能完全丧失[17]。在缺乏Munc18-1的小鼠嗜铬细胞中，虽然许多囊泡的融合未受影响，但其具有致密核心的囊泡的分泌受到严重阻滞[18]（大约为野生型的10%-15%），也许是由于其它Munc18亚型的冗余作用，命名为Munc18-2[19]。Munc18-1无效突变的受损表型揭示了Munc18-1蛋白在囊泡胞吐或膜融合过程中起重要的作用。 SM蛋白家族在其它有机体中一样具有普遍的重要性。秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans;C. elegans）的Unc-18蛋白，酵母（yeast）的Sec1p蛋白，果蝇（Drosophila）的ROP蛋白[4, 20, 21]。Sec1p是通过对有分泌障碍的酵母行基因研究首次发现的SM蛋白[20]。Unc-18是在共济失调的秀丽隐杆线虫的基因研究中发现的，Unc-18缺陷造成线虫的许多运动障碍，发生截断现象和腹侧神经纤维神经肌肉接头处的自发性活动严重减少[22, 23]。果蝇中同源Munc18-1蛋白ROP的无效突变，导致突触传递受损，光刺激的突触反应减少[4]。可见Munc18-1同源蛋白的进化是保守的，对神经递质分泌、囊泡融合有着重要的作用。然而，Munc18-1同源蛋白促进神经递质释放的确切功能和分子机制仍然不清，依旧争论不休。所以，Munc18蛋白家族遗留的大量问题还有待于我们进一步研究，有利于对突触囊泡的融合机制有着更详细的解释。 2 Munc18-1蛋白的多种功能 虽然有确凿的证据表明Munc18-1在神经元突触囊泡融合和神经内分泌细胞中的致密核心囊泡的分泌起到至关重要的作用，但其促进囊泡融合的确切机制仍然知之甚少。目前至少已经报道了Munc18-1蛋白有三个重要的功能，（1）作为Syntaxin-1的伴侣分子，协助Syntaxin-1恰当的定位和表达[19, 24-27]；（2）启动或促进SNARE蛋白介导的膜融合[2, 25, 28, 29]；（3）辅助大而具有致密核心的囊泡锚定到邻近的细胞膜[18, 30, 31]。 2.1 Munc18-1蛋白作为Syntaxin-1蛋白的监护分子 通过对正常大鼠肾成纤维细胞和其它残留于高尔基体和/或内质网的异位表达Syntaxin-1的非神经元细胞的研究证实了此功能。然而，当共同转录Munc18-1时，Syntaxin-1初始定位于细胞膜[32]。有力地说明了Munc18-1可能作为一个监护分子能够将Syntaxin-1准