Fusion vésiculaire : protéines SNARE
Régulation des protéines SNARE
Synaptotagmines : synaptotagmine 7 (Syt7)

Structure de la synaptotagmine 7

1. La structure de la synaptotagmine-7 (Syt7) comprend les mêmes domaines que Syt1 ( structure de Syt1) :

• un domaine transmembranaire N-terminal,
• un lien (linker) juxtamembranaire,
• deux domaines C2 cytoplasmiques C-terminaux en tandem, appelés C2A et C2B,

Localisation des synaptotagmines (Syt)
Système nerveux			Ailleurs que cerveau	???
Axones	Dendrites	Les deux
Syt1 (VS et LDCV)	Syt3	Syt4	Syt10	Syt8
Syt2 (VS)	Syt11	Syt6		Syt14
Syt5		Syt9 (VS)		Syt15
Syt7 (LDCV)		Syt12
Syt17

2. L'apex d'arginine de la région de C2B, ainsi que le patch polybasique, seraient essentiels pour la fusion vésiculaire.

• Syt7 démontre un mode de libération qui est significativement différent de Syt1, i.e. le moment de l'événement de fusion semble être ralenti.
• Une comparaison de la séquence de l'apex d'arginine entre Syt1 et Syt7 montre que Syt7 est RQ plutôt que RR (Synaptotagmin-7 enhances calcium-sensing of chromaffin cell granules and slows discharge of granule cargos 2020).

3. L'insertion membranaire de Syt7 est plus profonde quelle que soit la structure de membrane ( insertion membranaire des Syt).

4Syt7 permettrait ainsi la formation de pores plus grands et plus stables que ceux de Syt1.

Interactions et fonctions de Syt7

Syt7 joue un rôle dans un grand nombre de processus liés au Ca⁺⁺.

Rôle dans le système endomembranaire

Syt7 est impliquée dans :

• la fusion directe des lysosomes avec la membrane plasmique ( exocytose lysosomale et membrane),
• les sites de contact membranaire (MCS) peroxysomes/lysosome (MCS peroxysome/lysosome).

Syt7 est sensée faire le lien entre la recharge en Ca⁺⁺ du réticulum endoplasmique (RE) contrôlée par le processus SOCE (Store-Operated Calcium Entry) et l'augmentation de la libération spontanée de glutamate (Presynaptic store-operated Ca2+ entry drives excitatory spontaneous neurotransmission and augments endoplasmic reticulum stress 2021).

Rôles plus spécifiques dans les vésicules synaptiques

Presque toutes les fonctions présynaptiques proposées pour Syt7 dépendent de son rôle de capteur de calcium.

1. Syt7 est proposée pour reconstituer le pool rapidement libérable (RRP) via une interaction calcium-dépendante avec la calmoduline (Synaptotagmin 7 functions as a Ca2+-sensor for synaptic vesicle replenishment 2014).

2. Syt7 est également un capteur de calcium candidat pour la libération asynchrone qui serait modulée par le rapport :

• du nombre de Syt1, i.e. capteur à liaison rapide, mais de faible affinité,
• avec le nombre de Syt7, capteurs d'affinité plus lents, mais à forte affinité.

a. Les synaptotagmines 1 et 7 associent respectivement la libération synchrone et asynchrone à un mode d'endocytose rapide, i.e. 1 à 2 secondes, ou lent, i.e. plusieurs secondes (Synaptotagmin-1 and synaptotagmin-7-dependent fusion mechanisms target synaptic vesicles to kinetically distinct endocytic pathways 2017).

b. Syt7 maintient la libération asynchrone des neurotransmetteurs indépendamment de Syt1 (The calcium sensor synaptotagmin 7 is required for synaptic facilitation 2016).

• Le knockdown (KD) de Syt7 seul ne semble pas modifier de manière significative l'endocytose par rapport aux témoins, ce qui concorde avec le rapport précédent faisant état de réponses IPSC synchrones normales dans les synapses dépourvues de Syt7 (Genetic analysis of synaptotagmin-7 function in synaptic vesicle 2008).
• Néanmoins, le rôle de syt7 dans le retardement de la libération devient pertinent sous une stimulation forte et répétitive et en particulier dans les synapses qui codent des informations par une libération prolongée et asynchrone du neurotransmetteur (Synaptotagmin-7 Is Essential for Ca2+-Triggered Delayed Asynchronous Release But Not for Ca2+-Dependent Vesicle Priming in Retinal Ribbon Synapses 2015).

3. Dans la régulation dépendante du Ca⁺⁺, l'endocytose d'une seule vésicule synaptique est une véritable fonction de Syt1, alors que la récupération multivésiculaire après une stimulation répétitive peut dépendre de plusieurs facteurs autres que Syt1, tels que les complexines et Syt7, comme par exemple dans l'endocytose de masse dépendante de l'activité (ADBE ou Activity-Dependent Bulk Endocytosis).

2. Syt7, localisée sur la membrane présynaptique, assure la libération asynchrone.

a. Toutefois, Syt7 a bien d'autres fonctions.

b. Syt1 et Syt7 agissent ensemble comme des capteurs de Ca⁺⁺ redondants lors de :

• l'exocytose neuroendocrine (Synaptotagmin-1 and -7 are functionally overlapping Ca2+ sensors for exocytosis in adrenal chromaffin cells 2008),
• l'exocytose des récepteurs AMPA post-synaptiques pendant la potentialisation à long terme ou LTP (Postsynaptic Synaptotagmins Mediate AMPA Receptor Exocytosis During LTP 2017).

Remarque : des protéines de type synaptotagmine, appelées extended synaptotagmines (E-Syt1-3) et tricalbines (Tcb1-3) chez la levure, régulent la formation des sites de contact membranaire (MCS) entre le réticulum endoplasmique (RE) et la membrane plasmique pour le transfert des lipides.

Endocytose des vésicules synaptiques (VS)

Syt7 est associée à l'endocytose des vésicules synaptiques (VS).

1. La surexpression de Syt7 :

• augmente le nombre d'endosomes présynaptiques (Synaptotagmin 7 splice variants differentially regulate synaptic vesicle recycling, 2003),
• ralentit l'endocytose des VS (Synaptotagmin-1 and synaptotagmin-7-dependent fusion mechanisms target synaptic vesicles to kinetically distinct endocytic pathways 2017).

Le KO de Syt7 est suffisant pour restaurer la cinétique normale de l'endocytose des VS dans les neurones KO de Syt1, suggérant à nouveau un lien fonctionnel entre les deux capteurs de calcium.

Ces résultats suggèrent que Syt7 pourrait faciliter les voies de recyclage endosomales telles que l'endocytose de masse dépendante de l'activité (ADBE ou activity-dependent bulk endocytosis).

2. Le trafic de Syt7 est largement réfractaire à la stimulation (Synaptotagmin-7 Is an Asynchronous Calcium Sensor for Synaptic Transmission in Neurons Expressing SNAP-23 2014).

a. En effet, Syst7 est localisée principalement à la membrane plasmique (Axonal and dendritic synaptotagmin isoforms revealed by a pHluorin-syt functional screen 2012).

b. Cette localisation atypique peut expliquer certaines des fonctions dans de multiples aspects du cycle vésiculaire (Synaptotagmin 7 is targeted to the axonal plasma membrane through γ-secretase processing to promote synaptic vesicle docking in mouse hippocampal neurons 2021).

• Le ciblage de Syt7 sur la membrane plasmique ou sur les lysosomes par la glycoprotéine LAMP1, mais pas les VS, a sauvé les déficits fonctionnels observés dans les neurones knock-out de Syt7.
• Le ciblage de la membrane plasmatique de Syt7 était subordonné à son clivage via la γ-sécrétase et sa palmitoylation, en plaçant directement des endosomes tardifs et le système endolysosomal au centre de régulation du recyclage des VS.

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