Молекулярна модель усередненої синаптичної везикули
Синаптичні везикули здійснюють доставку і вивільнення нейромедіаторів у міжсинаптичний простір в місці зіткнення двох нервових закінчень, беручи участь у передачі сигналів у нервовій системі. Опублікована стаття в журналі Cell містить найбільш докладний на даний момент опис синаптичної везикули.
Передача нервового імпульсу в синапсах здійснюється за рахунок екзоцитозу (викиду вмісту) синаптичних везикул, наповнених нейромедіаторами. Синаптичні везикули (пухирці) знаходяться в передсинаптичних ділянках нервових закінчень, причому скупчуються вони там у таких великих кількостях, що мозок можна розглядати як мікромолярний розчин синаптичних везикул. Достаток і однаковий розмір синаптичних везикул значно полегшує їх виділення і вивчення. Тому синаптична везикула є однією з найбільш повно охарактеризованих органел у біології. З моменту його початкового опису, синаптичний пухирець розглядався як модельна органела, яка може бути використана для встановлення загальних принципів мембранного транспорту. Це сподівання рано підтвердилося, відразу після відкриття білків SNARE, які беруть участь у злитті мембран і білків синаптотагмінів, що контролюють запуск злиття за допомогою іонів Са2+. Стаття, про яку йде мова - це перший повний кількісний опис білкового та ліпідного складу синаптичної везикули, що підтверджує її статус модельної органели.
Ранні роботи вже досліджували білково-ліпідний склад цієї органели, але не дозволяли робити жодних висновків про кількісні співвідношення компонентів. Щоб розв'язати це питання, Такаморі з колегами у своїй роботі використовували комбінацію підходів протеоміки (високопродуктивної білкової хімії) та біофізики, що врешті-решт дозволило їм побудувати першу модель органели з атомною роздільною здатністю.
Виявилося, що зовсім небагато видів білків представлені великою кількістю копій (синаптобревін: 70 копій на пухирець; синаптофізин: 30 копій; синаптотагмін: 15 копій). Інші ж, навпаки, представлені зовсім невеликою кількістю копій. Найкращий приклад - протонний насос, одна копія на везикулу. Однак, через свій величезний розмір, він становить 10% від маси загального білка синаптичної везикули.
Розрахунок площі поверхні бульбашки, яку займають ліпіди і трансмембранні ділянки білкових молекул показав, що останні займають 20% всієї поверхні. Ця частка вражаюче велика. Варто врахувати, що трансмембранні ділянки оточені кільцем нерухомих молекул ліпідів. Тоді із знайденого процентного відношення випливає, що в синаптичних везикулах дуже мало рідких фосфоліпідних мембран. Таким чином, білкова складова домінує в цій дивовижній органелі, роблячи її більш жорсткою, ніж передбачалося.
