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Sci Signal:北京大学周专研究组揭示初级感觉神经元中钙离子调控囊泡分泌模式机制

摘要 : 2017年6月20日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《Science Signaling》杂志上在线发表了北京大学分子医学研究所周专研究组的一篇研究论文,研究揭示了初级感觉神经元中钙离子调控囊泡分泌模式的机制

2017年6月20日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《Science Signaling》杂志上在线发表了北京大学分子医学研究所周专研究组的一篇研究论文,研究揭示了初级感觉神经元中钙离子调控囊泡分泌模式的机制,探讨了初级感觉神经元内不同来源的钙离子通道可以介导两种不同类型的分泌模式。分子医学研究所博士研究生王叶拾和吴齐辉为论文共同第一作者,周专研究员为论文通讯作者。

研究首次在初级感觉神经元上使用全内反射荧光显微镜(TIRF)技术对单个核心致密囊泡分泌的系统研究,发现激活不同钙离子通道后引起钙离子内流可以诱发不同类型的囊泡分泌模式,首次报道了VGCC主要介导全部释放类型,TRPV1则主要介导部分释放类型。同时,借助TIRF显微镜技术,研究组发现激活VGCC主要在细胞膜附近引起“strong and global”的钙离子内流模式,而激活TRPV1主要引起“weak and microdomain”的钙离子内流模式。当使用钙离子螯合剂来抑制钙离子强度到相同水平后,激活这两种钙离子通道可以引起相同类型的分泌模式。同时,这两种钙离子通道和处于分泌中的囊泡也存在一定的空间位置关系,为揭示钙离子作为囊泡分泌模式及调控神经递质可持续释放的机制提供了重要依据。


Ligand- and voltage-gated Ca2+ channels differentially regulate the mode of vesicular neuropeptide release in mammalian sensory neurons


Neuropeptides released from dorsal root ganglion (DRG) neurons play essential roles in the neurotransmission of sensory inputs, including those underlying nociception and pathological pain. Neuropeptides are released from intracellular vesicles through two modes: a partial release mode called "kiss-and-run" (KAR) and a full release mode called "full fusion-like" (FFL). Using total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy, we traced the release of pH-sensitive green fluorescent protein-tagged neuropeptide Y (pHluorin-NPY) from individual dense-core vesicles in the soma and axon of single DRG neurons after Ca2+ influx through either voltage-gated Ca2+ channels (VGCCs) or ligand-gated transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1) channels. We found that Ca2+ influx through VGCCs stimulated FFL and a greater single release of neuropeptides. In contrast, Ca2+ influx through TRPV1 channels stimulated KAR and a pulsed but prolonged release of neuropeptides that was partially mediated by Dynamin 1, which limits fusion pore expansion. Suppressing the Ca2+ gradient to an extent similar to that seen after TRPV1 activation abolished the VGCC preference for FFL. The findings suggest that by generating a steeper Ca2+ gradient, VGCCs promote a more robust fusion pore opening that facilitates FFL. Thus, KAR and FFL release modes are differentially regulated by the two principal types of Ca2+-permeable channels in DRG neurons.

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