Эволюционно сохраняющиеся и расходящиеся механизмы двойных Ca2+-сенсоров при экзоцитозе синаптических везикул

Высвобождение нейромедиатора в нейромышечном синапсе C. elegans регулируется системой из двух Ca2+-сенсоров, состоящей из SNT-1 и SNT-3, которые являются функциональными аналогами синaptотагмина-1 и -7 (Syt1/Syt7) в центральных синапсах млекопитающих. В данном исследовании мы изучали, как SNT-1 и SNT-3 опосредуют быстрый и медленный выброс нейромедиатора посредством их потенциальных взаимодействий с комплексом SNARE и их полибазических мотивов. Модели AlphaFold 3 комплексов SNT-1–SNARE и SNT-3–SNARE точно воспроизвели канонический первичный интерфейс Syt1 C2B–SNARE (Zhou et al., 2015, Nature) и точно выявили консервативные остатки связывания в доменах C2B, а также в SNAP-25 и синтаксине, что подчёркивает эволюционную сохранность этого взаимодействия. Электрофизиологический анализ с применением направленного мутогенеза показал, что и SNT-1, и SNT-3 требуют взаимодействий C2B–SNARE и полибазических мотивов в своих C2-доменах для обеспечения индуцированного быстрого и медленного высвобождения нейромедиатора. Примечательно, что SNT-1 и SNT-3 продемонстрировали различную зависимость от отдельных регионов интерфейса C2B–SNARE и соответствующих полибазических мотивов, что указывает на то, что Ca2+-индуцированные быстрые и медленные процессы высвобождения используют разные механистические стратегии. Кроме того, мы обнаружили, что SNT-1 опосредует спонтанное высвобождение нейромедиатора через несколько путей, включающих не только первичный интерфейс C2B–SNARE, но и дополнительные предполагаемые SNARE-связывающие взаимодействия. В совокупности наши результаты выявляют как сохраняющиеся, так и расходящиеся механизмы синаптического экзоцитоза, регулируемые двойными Ca2+-сенсорами в C. elegans.