Organization of the Reserve Pool of Synaptic Vesicles in Nerve Terminals Lacking Protein Liquid Phase Components

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Protein endophilin A regulates the synaptic vesicle cycle during exo- and endocytosis, and it is present in the reserve pool of synaptic vesicles (SVs), where its function is unknown. In vitro experiments suggest that endophilin via its SH3 domain interactions incorporates several components into the protein liquid phase that organizes SVs in the reserve pool. We investigated the effect of deletion of the genes encoding endophilin and one of its binding partners, dynamin, on the organization of SVs in living synapses formed by cortical neurons in culture. Experiments showed that deletion of endophilin genes does not change the density of SVs in the reserve pool. At the same time, deletion of the major dynamins 1 and 3 leads to a significant increase in the vesicle density. These results suggest that other SH3-domain-containing proteins, which are components of the protein liquid phase, complement the function of endophilin in the SV reserve pool.

Full Text

Restricted Access

About the authors

N. V. Nifantova

Institute of Translational Biomedicine, St. Petersburg State University

Author for correspondence.
Email: oleg.shupliakov@ki.se
Russian Federation, St. Petersburg, 199034

A. G. Shishkov

Institute of Translational Biomedicine, St. Petersburg State University

Email: oleg.shupliakov@ki.se
Russian Federation, St. Petersburg, 199034

O. M. Korenkova

Institute of Translational Biomedicine, St. Petersburg State University

Email: oleg.shupliakov@ki.se
Russian Federation, St. Petersburg, 199034

E. Sopova

Institute of Translational Biomedicine, St. Petersburg State University; Karolinska Institutet

Email: oleg.shupliakov@ki.se
Russian Federation, St. Petersburg, 199034; Stockholm, 17177, Sweden

L. Brodin

Karolinska Institutet

Email: oleg.shupliakov@ki.se
Sweden, Stockholm, 17177

O. Shupliakov

Institute of Translational Biomedicine, St. Petersburg State University; Karolinska Institutet

Email: oleg.shupliakov@ki.se
Russian Federation, St. Petersburg, 199034; Stockholm, 17177, Sweden

References

  1. Pieribone V.A., Shupliakov O., Brodin, L., Hilfiker-Rothenfluh S., Czernik A.J., Greengard P. 1995. Distinct pools of synaptic vesicles in neurotransmitter release. Nature, 375, 493–497.
  2. Rizzoli S.O., Betz W.J. 2004. The structural organization of the readily releasable pool of synaptic vesicles. Science, 303, 2037–2039.
  3. Brodin L., Milovanovic D., Rizzoli S.O., Shupliakov O. 2022. alpha-Synuclein in the synaptic vesicle liquid phase: Active player or passive bystander? Front. Mol. Biosci., 9, 891508.
  4. Milovanovic D., Wu Y., Bian X., De Camilli P. 2018. A liquid phase of synapsin and lipid vesicles. Science, 361, 604–607.
  5. Pechstein A., Tomilin N., Fredrich K., Vorontsova O., Sopova E., Evergren E., Haucke V., Brodin L., Shupliakov O. 2020. Vesicle clustering in a living synapse depends on a synapsin region that mediates phase separation. Cell Rep., 30, 2594–2602.e3.
  6. Shupliakov O. 2009. The synaptic vesicle cluster: a source of endocytic proteins during neurotransmitter release. Neuroscience, 158, 204–210.
  7. Denker A., Kröhnert K., Bückers J., Neher E., Rizzoli S.O. 2011. The reserve pool of synaptic vesicles acts as a buffer for proteins involved in synaptic vesicle recycling. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 108, 17183–17188.
  8. Sundborger A., Soderblom C., Vorontsova O., Evergren E., Hinshaw J.E., Shupliakov O. 2011. An endophilin-dynamin complex promotes budding of clathrin-coated vesicles during synaptic vesicle recycling. J. Cell. Sci., 124, 133–143.
  9. Yoshida T., Takenaka K.I., Sakamoto H., Kojima Y., Sakano T., Shibayama K., Nakamura K., Hanawa-Suetsugu K., Mori Y., Hirabayashi Y., Hirose K., Takamori S. 2023. Compartmentalization of soluble endocytic proteins in synaptic vesicle clusters by phase separation. iScience, 26, 106826.
  10. Milosevic I., Giovedi S., Lou X., Raimondi A., Collesi C., Shen H., Paradise S., O’Toole E., Ferguson S., Cremona O., De Camilli P. 2011. Recruitment of endophilin to clathrin-coated pit necks is required for efficient vesicle uncoating after fission. Neuron, 72, 587–601.
  11. Raimondi A., Ferguson S.M., Lou X., Armbruster M., Paradise S., Giovedi S., Messa M., Kono N., Takasaki J., Cappello V., O’Toole E., Ryan T.A., De Camilli P. 2011. Overlapping role of dynamin isoforms in synaptic vesicle endocytosis. Neuron, 70, 1100–1114.
  12. Gad H., Ringstad N., Low P., Kjaerulff O., Gustafsson J., Wenk M., Di Paolo G., Nemoto Y., Crun J., Ellisman M.H., De Camilli P., Shupliakov O., Brodin L. 2000. Fission and uncoating of synaptic clathrin-coated vesicles are perturbed by disruption of interactions with the SH3 domain of endophilin. Neuron, 27, 301–312.
  13. Шишков А.Г., Нифантова Н.В., Коренькова О.М., Сопова Е.С., Бродин Л., Шупляков О.В. 2023. BAR-домен-содержащие белки как возможные регуляторы белковой жидкой фазы в нервных окончаниях в центральной нервной системе. Биол. мембраны, 40 (3), 155–171.
  14. Shishkov A.G., Nifantova N.V., Korenkova O.M., Sopova E.S., Brodin L., Shupliakov O. 2023. BAR domain proteins as putative regulators of the protein liquid phase in nerve terminals in the central nervous system. Biochemistry (Moscow) Supplement Series A: Membrane and Cell Biology, 17, 69–82.
  15. Ferguson S.M., Brasnjo G., Hayashi M., Wolfel M., Collesi C., Giovedi S., Raimondi A., Gong L.W., Ariel P., Paradise S., O’Toole E., Flavell R., Cremona O., Miesenbock G., Ryan T.A., De Camilli P. 2007. A selective activity-dependent requirement for dynamin 1 in synaptic vesicle endocytosis. Science, 316, 570–574.
  16. Hoffmann C., Sansevrino R., Morabito G., Logan C., Vabulas R.M., Ulusoy A., Ganzella M., Milovanovic D. 2021. Synapsin condensates recruit alpha-synuclein. J. Mol. Biol., 433, 166961.
  17. Vargas K.J., Schrod N., Davis T., Fernandez-Busnadiego R., Taguchi Y.V., Laugks U., Lucic V., Chandra S.S. 2017. synucleins have multiple effects on presynaptic architecture. Cell Rep., 18, 161–173.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Effects of deletion of endophilin and dynamin genes on the organization of the CB reserve pool in asymmetric synapses in cortical neuron culture.

Download (1MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».