Implication de la calmoduline et de la V-ATPase dans la fusion membranaire et la libération de neurotransmetteurs

par Jérôme Di Giovanni

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Michael Seagar.

Soutenue en 2009

à Aix-Marseille 2 .


  • Résumé

    L’exocytose des neurotransmetteurs repose sur la fusion des vésicules synaptiques avec la membrane plasmique en réponse à l’influx calcique qui accompagne les potentiels d’action. La fusion nécessite l’assemblage des protéines SNAREs de la vésicule (la VAMP2) et de la membrane plasmique (la syntaxine 1 et la SNAP25) à l’interface des deux bicouches lipidiques, et elle est déclenchée par la synaptotagmine, un senseur de Ca2+ aux propriétés fusogènes. Des senseurs calciques additionnels semblent participer au déclenchement de la libération et à la dynamique du pore de fusion, en particulier la calmoduline dont le rôle au cours de l’exocytose demeure obscur. Au moyen d’une technique dérivée de la FRET, nous démontrons ici que la Ca2+/calmoduline inhibe l’assemblage du complexe SNARE et la fusion membranaire SNARE-dépendante in vitro en se liant aux domaines juxtamembranaires de la VAMP2 et de la syntaxine 1. De plus des données récentes indiquent que le secteur V0 de la pompe à protons V-ATPase peut participer à la fusion membranaire, et plus particulièrement qu’un hexamère formé de ses sous-unités c constitue un pore capable de libérer de l’acétylcholine en présence de calmoduline. Au moyen des techniques du double-hybride de levure et de SPR notamment, nous avons identifié un lien direct entre boucle 3-4 de la sous-unité c et VAMP2, impliquant le domaine de liaison à la calmoduline de cette dernière. La perturbation de cette interaction in vivo, par injection d’un peptide interférant, inhibe la neurotransmission, suggérant que l’interaction de la machinerie d’exocytose avec ce pore protéique potentiel est impliquée dans la libération des neurotransmetteurs.

  • Titre traduit

    Implication of calmodulin and V-ATPase in membrane fusion and neurotransmitter release


  • Résumé

    Action potential-evoked neurotransmitter release relies on Ca2+-driven synaptic vesicle fusion with the plasma membrane. Fusion involves assembly of the vesicular protein VAMP2 (a v-SNARE) with the plasma membrane proteins syntaxin 1 and SNAP25 (t-SNAREs) into a tight trans complex at the interface between the bilayers, and is triggered by synaptotagmin, a fusogenic Ca2+-sensor. Additional Ca2+-sensors are likely to participate in release triggering and fusion pore dynamics, and notably our understanding of calmodulins actions in exocytosis remains elusive. By means of a FRET-derived method, we demonstrate that Ca2+/calmodulin inhibits SNARE complex assembly and SNAREdependent membrane fusion in vitro, by binding to the juxtamembrane regions of VAMP2 and syntaxin 1. The newly-identified calmodulin binding site on syntaxin overlaps with the synaptotagmin- interacting region, and the two interactions are mutually exclusive, suggesting antagonistic roles for the two sensors in membrane fusion. Moreover, recent data point to the involvement of the V0 sector of the proton pump V-ATPase in various membrane fusion events. They indicate that pore-forming c-subunits hexamers confer Ca2+- dependent release of acetylcholine to synthetic liposomes in the presence of calmodulin. Using yeasttwo- hybrid and SPR, we have identified a direct link between the c-subunit loop 3-4 and the v-SNARE VAMP2, involving the calmodulin-binding domain of the latter. Disturbing this interaction in vivo by acute injection of an interfering peptide inhibited neurotransmission, suggesting that association of the exocytotic machinery with the putative proteic pore is involved in neurotransmitter release.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (136 p.)
  • Annexes : Bibliogr.390 réf. Index

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  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille (Marseille. Timone). Service commun de la documentation. Bibliothèque de médecine - odontologie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T2009/AIX2/0678Ubis
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