CALYX突触囊泡异步释放的动力学机制

神经递质的释放普遍地存在着同步和异步两种形式，它们是决定神经信息的编码的重要机制。有关同步和异步神经递质释放机制的认识，特别是异步神经递质释放的机制尚不清楚。本课题将利用syt2基因剔除小鼠的Calyx of Held突触上神经递质只有异步释放形式的优势，对突触囊泡异步释放机制进行针对性的研究。我们将用突触前后双膜片箝技术，结合闪光光解释放/螯合钙等方法，研究神经末梢钙信号与囊泡异步释放的时间相关性，并由此建立突触囊泡异步释放的动力学模型，进一步深化人类对神经递质释放的动力学机制的理解。

本课题组按计划对synaptotagmin2敲除突触的传递特性进行了研究，并在此课题基金的支持下开展了扩展性研究。.1. 我们利用synaptotagmin2基因剔除小鼠的Calyx of Held突触上神经递质只有异步释放形式的优势，对突触囊泡异步释放机制进行针对性的研究。我们用突触前后双膜片箝技术，结合闪光光解释放/螯合钙等方法，研究神经末梢钙信号与囊泡异步释放的时间相关性，并由此修正了原有的突触囊泡异步释放的动力学模型，进一步深化人类对神经递质释放的动力学机制的理解。..2. 突触是神经信息处理的基本结构。突触囊泡是神经信息的载体，突触囊泡量子式释放神经递质被认为是编码和传递的基础，相关的研究一直是神经科学领域的前沿课题。我们选择了最具挑战性的谷氨酸能突触展开研究，取得了突破性进展，建立了世界上第一套基于细胞贴附式膜片钳模式的，集单通道钙电流记录、膜电容测量和化学电流检测为一体的高精度谷氨酸能突触信号同步检测系统——对中枢神经系统中Calyx突触的单个突触囊泡释放及神经递质释放过程进行动态检测，研究单通道钙电流的动力学、单个囊泡与突触前膜的融合的动力学、单个囊泡神经递质释放的动力学。以此为基础，我们将回答突触传递领域的一系列基本问题，为突触传递的量子理论提供更深入、更定量的基础。.3. 我们开展了对Syntaxin 蛋白的1B亚型基因减效突变（hypomorph）的分析。发现Syntaxin 1B蛋白基因减效突变减少了神经突触终末的SNARE复合体数目（原来的60-70%）。基本突触传递和突触前可释放囊泡库减小到原来的78%；而突触囊泡的促成熟率则减少到50%并伴随着短时程抑制的明显增强。同时，囊泡释放的钙敏感性也明显减弱。显示突触囊泡的促成熟可能比融合对SNARE复合体的数量更为敏感。