Mechanistic study on Complexin using magnetic tweezer

Abstract

Through the development of SNARE complexes, neuronal soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptors (SNAREs) catalyze synaptic vesicle fusion with presynaptic membranes. The only presynaptic protein that tightly binds to SNAREs and regulates membrane fusion is Complexin (Cpx), but how it modulates the energy landscape of SNARE complex assembly, particularly under mechanical tensing, is unknown. We show how Cpx interacts with single SNARE complexes using magnetic tweezers. Cpx's effects are only visible at high mechanical tensions above 13 pN. Cpx stabilizes the central four-helix bundle of SNARE motifs while also inhibiting linker-domain assembly, preventing complete zippering of SNAREs. These findings indicate that in a linker-open conformation, Cpx generates a directed clamp for the neuronal SNARE complex. Our findings suggest that Cpx and neuronal SNAREs work together to prime synaptic vesicles in preparation for synchronous neurotransmitter release.

SNARE 복합체는 시냅스 전 막과의 시냅스 소포 융합을 촉매합니다. Complexin (Cpx)은 SNARE에 단단히 결합하고 막 융합을 조절하는 presynaptic 단백질입니다. 하지만 Cpx 가 SNARE 복합체에 힘이 가해 진 상태에서 SNARE 복합체의 에너지 경관을 어떻게 조절하는지는 알 려져 있지 않습니다. 본 연구에서는 Cpx가 자기 집개를 사용하여 단일 SNARE 복합체와 어 떻게 상호 작용하는지를 보여줍니다. 놀랍게도 Cpx의 효과는 13pN 이상 의 높은 기계적 장력에서만 볼 수 있습니다. Cpx는 SNARE의 중앙 부 분을 안정화하는 동시에 링커 도메인 결합을 억제하여 SNARE의 완전 한 접힘을 방지합니다. 즉 링커가 열린 형태에서 Cpx이 뉴런 SNARE 복합체에 대한 직접적인 멈춤작용 효과를 나타냅니다. 이러한 발견은 Cpx 및 신경 SNARE가 동 시다발적 신경 전달 물질 방출을 준비하기 위해 Cpx 가 시냅스 소포체 와 함께 작동함을 시사합니다.