Mécanismes moléculaires de la neurotransmission: V-ATPase et SNAREs – MOMENT
Mécanismes moléculaires de la libération de neurotransmetteurs
Au niveau des terminaisons présynaptiques, des interactions moléculaires complexes et multiples controlent la fusion des vésicules synaptiques avec la membrane des terminaisons nerveuses et la libération de neurotransmetteurs.
Comprendre le rôle de la V-ATPase dans la libération de neurotransmetteurs
Classiquement, la V-ATPase à proton assure l’acidification des différents compartiments intracellulaires y compris les vésicules synaptiques. Notre projet se base sur un ensemble de données récentes montrant que le secteur membranaire de la V-ATPase est impliqué dans la fusion des vésicules synaptiques au niveau des terminaisons nerveuses. Ainsi, à différents stades du cycle de vie des vésicules synaptiques, la V-ATPase jouerait deux rôles différents, i) Générer à travers la membrane des vésicules synaptiques un gradient de proton important dans la charge en neurotransmetteurs de ces derniers; ii) En association avec les protéines de la famille SNARE (la machinerie minimale pour la fusion membranaire) promouvoir la libération du contenu vésiculaire en neurotransmetteurs. Nous proposons de disséquer les interactions entre le secteur membranaire de la V-ATPase et les protéines SNAREs et de comprendre l’importance fonctionnelle de ces interactions dans la libération Ca2+ dépendante de neurotransmetteurs. Le secteur membranaire de la V-ATPase comporte un hexamère transmembranaire de sous unité «c« suspecté d’avoir des propriétés de pore. Une des hypothèses envisagées sur l’implication du secteur membranaire de la V-ATPase dans la fusion vésiculaires est que l’hexamère transmembranaire pourrait former le pore de fusion par lequel les molécules de neurotransmetteurs seront libérées. Ce projet permettra de mieux comprendre les mécanismes moléculaires de libération de neurotransmetteurs et pourrait aider à l’élaboration de nouvelles molécules permettant de bloquer la libération excessive ou non désirée de neurotransmetteurs (épilepsie, apparition des rides…)
La combinaison d’expertise biochimique, moléculaire et d’enregistrement électrophysiologique de l’activité neuronale permettra d'analyser les effets des perturbations très précises des interactions moléculaires sur la communication neuronale.
Des résultats sont attendus à un stade plus avancé du projet
Le projet permettra de déterminer différents leviers d'actions sur le contrôle de la libération de neurotransmetteurs
Une production scientifique est attendue à un stade plus avancé du projet
Notre projet est basé sur une accumulation de preuves que le secteur membranaire V0 de la V-ATPase coopère avec les protéines SNAREs synaptiques pour contrôler une étape tardive dans la fusion des vésicules synaptiques avec la membrane plasmique. Nous avons récemment mis en évidence une interaction directe entre la protéine SNARE vésiculaire VAMP2 et la sous-unité c de la V-ATPase : un composant majeur du secteur membranaire V0 de la V-ATPase. Cette protéine forme des hexamères très hydrophobes qui lors de sa reconstitution dans des protéoliposomes formeraient un pore régulé par le calcium. Notre projet vise à comprendre comment et dans quelle mesure la sous-unité c régule la libération SNARE-dépendante des neurotransmetteurs. Afin de répondre à des questions très spécifiques sur le trafic vésiculaire, il est essentiel de commencer par une dissection détaillée des différentes interactions moléculaires entre la sous-unité c et les protéines SNARE d’une part et la calmoduline d’autre part. Nous allons confirmer nos résultats préliminaires montrant que la sous-unité c recombinante purifiée et reconstituée dans des protéoliposomes peut constituer un pore qui libère la choline. Nous allons utiliser les détails moléculaires de la cartographie des interactions, afin de générer des mutations ponctuelles et développer des sondes moléculaires pour perturber les interactions et fonctions observées. En plus des propriétés de pore de la sous-unité c, nous allons étudier son influence sur la fusion SNARE-dépendante de protéoliposomes. Sur la base de ces résultats, des enregistrements électrophysiologiques utilisant des peptides cagés, l'inactivation des protéines par laser, une combinaison de shRNA et de transfections virale de protéines mutantes seront utilisés afin d'examiner l'influence des perturbations très spécifiques des interactions VAMP2 / sous unité c / calmoduline sur la libération des neurotransmetteurs dans des cultures neuronales dissociées. Nous allons également combiner des enregistrements électrophysiologiques et l'analyse du signal fluorescent du FM 1-43 afin de déterminer si l'implication de la sous-unité c dans la libération de neurotransmetteurs est corrélée avec la prédominance d’un mode de libération spécifique: la fusion complète ou le Kiss-and-Run.
Coordination du projet
Oussama EL FAR (INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE - DELEGATION PACA) – oussama.el-far@univ-amu.fr
L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.
Partenaire
UMR641 INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE - DELEGATION PACA
UMR641 INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE - DELEGATION PACA
Aide de l'ANR 500 000 euros
Début et durée du projet scientifique :
octobre 2011
- 48 Mois
