SNAREs in evozierter und spontaner Neurotransmission

Der SNARE-Komplex, bestehend aus Synaptobrevin-2, SNAP-25 und Syntaxin-1 ist unabdingbar für evozierte synaptische Übertragung, allerdings ist der Einfluss der möglichen Intermediärstadien des SNARE-Komplexes in den verschiedenen Phasen der synaptischen Übertragung unbekannt. Mittels Mutagenese von SNAP-25 konnten wir zeigen, dass die Destabilisierung des C-terminalen Endes des SNARE-Komplexes die spontane Freisetzung von Neurotransmittern hemmt und die vesikuläre Fusionswahrscheinlichkeit herabgesetzt, während eine Destabilisierung des N-terminalen Endes des Komplexes zu einem Anstieg der spontanen Freisetzung von Neurotransmittern und einer erhöhten Freisetzungswahrscheinlichkeit führt. Darüber hinaus verzögert eine N-terminale Deletion das Nachfüllen des Vesikel-Pools nach intensiver Stimulation. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Stabilität von zwei Sub-Domänen der SNARE-Komplexes zum Teil gegensätzlichen Rollen in der Neurotransmission spielen. Nach unserer Hypothese stabilisiert der N-terminale Teil des Komplexes die geprimten Vesikel, der in einem einfachen Modell der Energielandschaft der Exozytose zusätzlich die vesikuläre Freisetzungswahrscheinlichkeit und spontane Freisetzung stabilisiert. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass der knock-out von Synaptotagmin-7 keinen Phänotyp in hippocampalen Neuronen besitzt. Es konnte ebenso gezeigt werden, dass SNAP-23 in der Tat mit Synaptotagmin-7 in einer lebenden Zelle interagiert, und auch, dass Synaptotagmin-7 der mutmaßliche Kalzium-Sensor für SNAP-23 vermittelte Exozytose ist. Im Allgemeinen führt das Fehlen von Synaptotagmin-7 zu einem Anstieg der spontanen Freisetzung von Neurotransmittern, und auch der insgesamt übertragenen Ladung während und nach der Stimulation. Synaptotagmin-7 verhindert offenbar die fortgesetzte Freisetzung nach der Stimulation, und beschränkt so die Exozytose auf den Zeitraum der Stimulation.The SNARE-complex consisting of synaptobrevin-2, SNAP-25, and syntaxin-1 is necessary for evoked synaptic transmission, but the involvement of the extended SNARE- bundle in different phases of synaptic transmission has never been dissected out. Here, using mutagenesis of SNAP-25 we find that destabilizing the C-terminal end of the SNARE complex decreases spontaneous neurotransmitter release and vesicular release probability, whereas destabilizing the N-terminal end of the complex leads to increases in spontaneous neurotransmitter release and release probability. In addition, an N-terminal deletion delays refilling of the primed vesicle pools after intense train stimulation. These results indicate that the stability of two sub-domains of the SNARE-complex play partly opposing roles in neurotransmission. We propose that the N-terminal part of the complex stabilizes the primed vesicle state, which in a simple energy landscape model for exocytosis has the added effect of limiting vesicular release probability and spontaneous release. Furthermore, we could show that the knock-out of synaptotagmin-7 lacks a phenotype in hippocampal neurons. We provided evidence that SNAP-23 is indeed interacting with synaptotagmin-7 in a living cell and also that synaptotagmin-7 is the putative calcium sensor for SNAP-23 mediated exocytosis. In general, the lack of synaptotagmin-7 leads to increases in spontaneous neurotransmitter release, and also in the overall charge transferred during and after train stimulation. Synaptotagmin-7 apparently prevents ongoing release after stimulation stops, thereby restricting vesicle exocytosis to continue when stimulation is stopped