Neurotransmitters are released from synaptic vesicles, the membrane of which fuses with the plasma membrane upon calcium influx. This membrane fusion reaction is driven by the formation of a tight complex comprising the plasma membrane SNARE proteins syntaxin-1a and SNAP-25 with the vesicle SNARE protein synaptobrevin. The neuronal protein Munc18-1 forms a stable complex with syntaxin-1a. Biochemically, syntaxin-1a cannot escape the tight grip of Munc18-1, so formation of the SNARE complex is inhibited. However, Munc18-1 is essential for the release of neurotransmitters in vivo. It has therefore been assumed that Munc18-1 makes the bound syntaxin-1a available for SNARE complex formation. Exactly how this occurs is still unclear, but it is assumed that structural rearrangements occur. Here, we used a series of mutations to specifically weaken the complex at different critical positions in order to induce these rearrangements biochemically. Our approach was guided through sequence and structural analysis and supported by molecular dynamics simulations. Subsequently, we created a homology model showing the complex in an altered conformation. This conformation presumably represents a more open arrangement of syntaxin-1a that permits the formation of SNARE complex to be initiated while still bound to Munc18-1. In the future, research should investigate how this central reaction for neuronal communication is controlled by other proteins.

中文翻译：

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探索 Munc18-1/syntaxin 1a 复合体的构象变化

神经递质从突触小泡中释放出来，突触小泡的膜在钙流入时与质膜融合。这种膜融合反应是由紧密复合物的形成驱动的，该复合物包含质膜 SNARE 蛋白 syntaxin-1a 和 SNAP-25 以及囊泡 SNARE 蛋白 synaptobrevin。神经元蛋白 Munc18-1 与 syntaxin-1a 形成稳定的复合物。从生化角度来看，syntaxin-1a 无法逃脱 Munc18-1 的紧紧控制，因此 SNARE 复合体的形成受到抑制。然而，Munc18-1 对于体内神经递质的释放至关重要。因此，假设 Munc18-1 使绑定的 syntaxin-1a 可用于 SNARE 复合体形成。这究竟是如何发生的还不清楚，但假设发生了结构重排。这里，我们使用了一系列突变来专门削弱不同关键位置的复合物，以便在生化上诱导这些重排。我们的方法以序列和结构分析为指导，并得到分子动力学模拟的支持。随后，我们创建了一个同源模型，显示了复合物的构象发生了变化。这种构象可能代表 syntaxin-1a 的更开放排列，允许在仍与 Munc18-1 结合的同时启动 SNARE 复合体的形成。未来，研究应该调查这种神经元通讯的中枢反应是如何被其他蛋白质控制的。我们的方法以序列和结构分析为指导，并得到分子动力学模拟的支持。随后，我们创建了一个同源模型，显示了复合物的构象发生了变化。这种构象可能代表 syntaxin-1a 的更开放排列，允许在仍与 Munc18-1 结合的同时启动 SNARE 复合体的形成。未来，研究应该调查这种神经元通讯的中枢反应是如何被其他蛋白质控制的。我们的方法以序列和结构分析为指导，并得到分子动力学模拟的支持。随后，我们创建了一个同源模型，显示了复合物的构象发生了变化。这种构象可能代表 syntaxin-1a 的更开放排列，允许在仍与 Munc18-1 结合的同时启动 SNARE 复合体的形成。未来，研究应该调查这种神经元通讯的中枢反应是如何被其他蛋白质控制的。