Сортировка везикул в нервном окончании
Не все пузырьки одинаковы. Исследования с использованием радиоактивных предшественников, которые включаются в медиаторы в процессе синтеза и затем поступают в пузырьки и высвобождаются из окончаний, предполагают, что существуют разные субпопуляции везикул в аксонных терминалях. Например, при стимуляции электрического органа морского ската Тorpedo было установлено, что синтезированный вновь ацетилхолин (АХ) не распределяется равномерно по синаптическим пузырькам, а локализован в тех везикулах, которые недавно образовались по завершении цикла круговорота. Изучение аксонных терминалей моторных и симпатических нейронов млекопитающих показало, что высвобождаются преимущественно вновь синтезированные молекулы медиатора.
Такие результаты дают возможность предположить, что существует субпопуляция пузырьков, которые подвергаются быстрому круговороту, в то время как большинство везикул находится в резерве. Сведения о том, что везамикол , специфически нарушающий транспорт АХ в синаптические пузырьки, избирательно блокирует высвобождение новообразованного АХ, соответствуют приведенной схеме. Существование разных пулов везикул в аксонных окончаниях удалось подтвердить некоторым авторам в экспериментах с использованием флуоресцентного красителя, но не удалось другим.
Деление пузырьков на разные субпопуляции требует, чтобы их движение было организовано определенным образом. Если бы синаптические пузырьки двигались свободно по законам броуновского движения, они должны были бы равномерно перемешиваться в нервных окончаниях. Кроме того, в экспериментах с использованием метода так называемого восстановления флюоресценции после фотообесцвечивания ( FRAP ) установлено, что в окончаниях моторного нерва лягушки пузырьки не диффундируют свободно ( рис. 13.17 ). В этих экспериментах пузырьки метили флуоресцентным красителем, а небольшой участок кластера меченых везикул обесцвечивали. Индикатором того, что пузырьки не могут свободно перемещаться в стороны, стало то, что обесцвеченное пятно сохранялось даже в процессе высвобождения медиатора.
Грингард с коллегами открыли в аксонах и аксонных терминалях семейство белков, названных синапсинами (synapsin) , которые прикрепляют пузырьки к цитоскелету, препятствуя их движениям. Интересно, что связывание синапсинов с везикулами регулируется фосфорилированием : добавление фосфатных групп к синапсинам способствует их отсоединению от пузырьков. Эксперименты Ллинаса с коллегами иллюстрируют одну из функций, которую может выполнять такое ограничение движения пузырьков в высвобождении нейромедиатора. Эти авторы вводили дефосфорилированный синапсин I в пресинаптическую терминаль гигантского аксона кальмара , что выэывало снижение количества медиатора, высвобождаемого вследствие стимуляции нерва. Последующее введение протеинкиназы, специфично фосфорилирующей синапсин I, приводило к увеличению количества высвобождаемого медиатора. Таким образом, в нормальных условиях активность эндогенных киназ и фосфатаз может модулировать количество медиатора, высвобождаемого из аксонной терминали, регулируя фосфорилирование синапсинов.
