エキソサイトーシス中のシンタキシンの立体構造スイッチ：MUNC18の役割

シナプス膜融合に不可欠なタンパク質であるシンタキシン1には、らせん状の自律的に折りたたまれたN末端ドメイン、C末端スネアモチーフ、膜貫通領域が含まれています。スネアモチーフはシナプトブレビンとSNAP-25に結合してコア複合体を組み立てますが、ほぼ全体の細胞質配列はニューロンSEC1ホモログであるMUNC18-1との複合体に関与します。現在、NMR分光法により、単独でSyntaxinが「閉じた」立体構造を採用することを実証しています。このデフォルトのシンタキシンのコンフォメーションは、「開いた」シンタキシンの立体構造を必要とするコア複合的なアセンブリと互換性がありません。部位指向の突然変異誘発を使用して、閉じた立体構造の破壊は、SyntaxinがMUNC18-1に結合し、PC12細胞の分泌を阻害する能力を廃止することがわかります。これらの結果は、シンタキシンが閉じた立体構造でMUNC18-1に結合し、この立体構造がエキソサイトーシスの重要な中間体を表していることを示唆しています。私たちのデータは、エキソサイトーシス中に、シントキシンがシントキシンムンク18-1複合体とコア複合体との間の遷移を媒介する大きな立体配座スイッチを受けるモデルを示唆しています。

Syntaxin 1, an essential protein in synaptic membrane fusion, contains a helical autonomously folded N-terminal domain, a C-terminal SNARE motif and a transmembrane region. The SNARE motif binds to synaptobrevin and SNAP-25 to assemble the core complex, whereas almost the entire cytoplasmic sequence participates in a complex with munc18-1, a neuronal Sec1 homolog. We now demonstrate by NMR spectroscopy that, in isolation, syntaxin adopts a 'closed' conformation. This default conformation of syntaxin is incompatible with core complex assembly which requires an 'open' syntaxin conformation. Using site-directed mutagenesis, we find that disruption of the closed conformation abolishes the ability of syntaxin to bind to munc18-1 and to inhibit secretion in PC12 cells. These results indicate that syntaxin binds to munc18-1 in a closed conformation and suggest that this conformation represents an essential intermediate in exocytosis. Our data suggest a model whereby, during exocytosis, syntaxin undergoes a large conformational switch that mediates the transition between the syntaxin-munc18-1 complex and the core complex.