Calyx of Held突触囊泡循环动力学解析

Synaptic vesicle recycling is essential for reliable synaptic transmission and largely determine the capacity of information procession at synapse. We have quantitatively analyzed the kinetics of synaptic vesicle recycling from resting status at the Calyx of Held synapse under room temperature. However, the recent discoveies revealed that the cellular and molecular pathway of synaptic vesicle endocytosis under physiological temperature was largely different from what observed under room temperature and thus challenge the knowledge obtained in observation of vesicle recycling under room temperature and called for updated theory of synaptic vesicle recycling. This project is to study the vesicle recycling at the Calyx of Held synapses under physiological temperature with combination of electrophysiology and biophysical modeling and thus to achieve the full description and kinetic dissection of synaptic vesicle recycling at the Calyx of Held synapse.

突触囊泡的循环对于维持神经突触信号的可靠传递至关重要，是决定突触信息处理容量的重要因素。本课题组曾对calyx of Held突触在室温下从静态开始的囊泡循环的动力学及囊泡循环池的容量进行了定量的分析。最新的研究发现在生理温度下突触囊泡内吞环节的形式、分子机制完全有别于室温条件，挑战了建立在室温条件下观测的囊泡循环动力学及其途径的相关论述，提出了对囊泡循环的动力学再认识的客观要求。本课题拟结合电生理和生物物理学方法，对生理温度下和动态活动条件下calyx of Held突触囊泡循环的过程及其动力学进行完整的定量解析。

突触囊泡的循环对于维持神经突触信号的可靠传递至关重要，是决定突触信息处理容量的重要因素。本课题组曾对calyx of Held突触在室温下从静态开始的囊泡循环的动力学及囊泡循环池的容量进行了定量的分析。最新的研究发现在生理温度下突触囊泡内吞环节的形式、分子机制完全有别于室温条件，挑战了建立在室温条件下观测的囊泡循环动力学及其途径的相关论述，提出了对囊泡循环的动力学再认识的客观要求。本课题拟结合电生理和荧光成像技术，对生理温度下和动态活动条件下calyx of Held突触囊泡循环的过程及其动力学进行完整的定量解析。本课题中，我们结合电生理和生物物理学方法，对生理温度下和动态活动条件下Calyx of Held突触囊泡循环的过程及其动力学进行完整的定量解析，阐明了生理温度和不同频率持续性传入刺激下，对突触囊泡循环的动力学影响。发现了在近生理条件下，超过12.6%的突触囊泡膜停留在突触终末的细胞膜上，形成非生理的静息状态下所没有的膜上囊泡池。通过生物物理学计算，我们解析了循环囊泡池进行了完整的动力学，发现整个循环囊泡池可以在动力学上解析为四个串联的亚囊泡池。这些亚囊泡池对应着突触囊泡循环的不同阶段，所构成的动力学结构成功地支持了不同神经突触活动下突触囊泡转运所需的容量和速率，从而保证了稳定、可靠的突触传递。