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巫凌刚等合作发现突触前膜钾离子通道的新功能和神经递质囊泡回收的新机制
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北京时间2021年1月28日，美国国立卫生研究院（NIH）研究员巫凌刚团队联合耶鲁大学教授Leonard K. Kaczmarek团队在Neuron杂志上发表了题为“Presynaptic Kv3 channels are required for fast and slow endocytosis of synaptic vesicles”的文章。
该研究首次揭示突触前膜3.3型钾离子通道通过聚合肌动蛋白，进而促进神经递质囊泡回收的调节作用，发现了突触前膜钾离子通道的新功能和神经递质囊泡回收的新机制。
NIH吴新生博士和耶鲁大学Shobana Subramanian博士为共同第一作者，巫凌刚教授和Leonard K. Kaczmarek教授为共同通讯作者。
神经系统的功能依赖于神经细胞间的信号传递。信号传递发生在神经细胞间的特别结构‒突触，主要是通过突触前囊泡释放其所含神经递质来完成。递质释放后，空囊泡需要及时回收形成含神经递质的新囊泡以备下一轮的释放，所以囊泡回收对神经递质连续释放非常重要[1]。
钾离子通道是一类膜蛋白。多年来，人们对各种钾通道功能的研究集中在它的钾离子通透性上，如它通过设定静息膜电位和促进动作电位的复极化影响神经细胞动作电位的放电频率[2]。科学家们虽然一直在努力探索囊泡释放和回收机制 [3，4]，并不断打开新的知识之门，但是从没有想象过钾通道和囊泡回收之间有任何联系。
3.3型钾通道主要分布在小脑，听觉脑干，海马和丘脑。该研究发现了与它的离子通透性无关的新功能，3.3型钾通道的C末端能够激活肌动蛋白的聚合[5]，进而促进各种形式的神经递质囊泡的回收 [4] ，囊泡释放后的补充及突触高频连续传递。
同样重要的是，该研究同时发现3.3型钾通道的变异 (G592R Kv3.3) 抑制囊泡的回收，囊泡释放后的补充及突触高频连续传递。由于这种变异可以导致13型脊髓小脑运动障碍 (Spinocerebellar Ataxia Type 13, SCA13) [2], 该文章为研究SCA13及其晚期出现的听觉定位障碍提供了新的理论依据。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1016/j.neuron.2021.01.006
1. Wu, L.G., Hamid, E., Shin, W., and Chiang, H.C. (2014). Exocytosis and endocytosis: modes, functions, and coupling mechanisms. Annu Rev Physiol 76, 301-331.
2. Zhang, Y., and Kaczmarek, L.K. (2016). Kv3.3 potassium channels and spinocerebellar ataxia. J Physiol 594, 4677-4684.
3. Wu, X.S., Lee, S.H., Sheng, J., Zhang, Z., Zhao, W.D., Wang, D., Jin, Y., Charnay, P., Ervasti, J.M., and Wu, L.G. (2016). Actin Is Crucial for All Kinetically Distinguishable Forms of Endocytosis at Synapses. Neuron 92, 1020-1035.
4. Wu, X.S., McNeil, B.D., Xu, J., Fan, J., Xue, L., Melicoff, E., Adachi, R., Bai, L., and Wu, L.G. (2009). Ca(2+) and calmodulin initiate all forms of endocytosis during depolarization at a nerve terminal. Nat Neurosci 12, 1003-1010.
5. Zhang, Y., Zhang, X.F., Fleming, M.R., Amiri, A., El-Hassar, L., Surguchev, A.A., Hyland, C., Jenkins, D.P., Desai, R., Brown, M.R., et al. (2016). Kv3.3 Channels Bind Hax-1 and Arp2/3 to Assemble a Stable Local Actin Network that Regulates Channel Gating. Cell 165, 434-448.
https://blog.sciencenet.cn/blog-3423233-1269781.html
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