由突触胞吐作用介导的神经递质释放依赖于突触囊泡（SVs）与突触前膜的快速融合，这一过程受到融合位点释放机制的严格调控。该机制的核心组分是SNARE蛋白，包括位于突触囊泡上的突触小泡蛋白-2（Syb2），以及位于质膜上的突触融合蛋白-1（Syx1）和SNAP-25（SN25）。它们组装成四螺旋束状的SNARE复合物，为膜融合提供能量。每个突触囊泡携带约70个Syb2拷贝，而突触前质膜上每平方微米估计含有500至1500个Syx1和SN25拷贝。

尽管在体外实验中，单个SNARE复合物似乎足以驱动小型单层囊泡（SUVs）的融合，但在体内每个融合事件所需的SNARE复合物数量仍存在争议，估计范围从2个到超过10个不等。此外，Syx1中的一个组成性开放突变通过增加参与融合的SNARE复合物数量来加速突触囊泡融合，表明融合动力学依赖于SNARE蛋白的丰度。

SNARE蛋白的高局部密度使得多个复合物能够协同作用，从而实现高效的膜融合。然而，目前尚不清楚SNARE蛋白如何被有效地靶向、聚集并组装在融合位点，以实现稳健的突触胞吐作用。

突触前活性区是质膜下方发生突触囊泡融合的特化区域。在超微结构上，它呈现为电子致密投射，由保守的支架蛋白组成，包括Rab3相互作用分子（RIM）、RIM结合蛋白（RIM-BP）、Munc13、富含谷氨酰胺、亮氨酸、赖氨酸和丝氨酸的蛋白（ELKS）以及Liprin-α。这些组分形成纳米尺度的簇，对活性区的完整性和功能至关重要。

越来越多的证据表明，主要由RIM和RIM-BP介导的液-液相分离（LLPS）驱动了活性区的组装。这些生物分子凝聚物在融合位点募集并聚集电压门控钙通道（VGCCs），从而促进Ca²⁺触发的胞吐作用。

这种组织结构的功能重要性通过遗传和药理学扰动得以凸显：敲除RIM和RIM-BP，或RIM和ELKS，会消除神经递质释放并破坏活性区的超微结构；而相分离破坏剂则会解聚RIM簇并损害诱发释放。因此，RIM/RIM-BP介导的LLPS构成了突触胞吐作用的基本结构和功能基础。

C2A-MUN对RIM1/RIM-BP2凝聚体中SNAREs的富集作用（图片源自PNAS）

Munc13蛋白是高度富集于突触前活性区的支架分子，在突触胞吐作用的多个阶段（包括突触囊泡锚定、启动和融合）中发挥关键作用。Munc13-1通过其N端m结构域与RIM-1的锌指（ZF）结构域之间的直接分子相互作用被募集到活性区。这种依赖于RIM的定位使Munc13-1靠近电压门控钙通道和融合位点，对于囊泡栓系和锚定至关重要。

除了作为活性区组装所必需的支架蛋白外，Munc13-1还通过与SNARE蛋白直接（尽管较弱）的相互作用来调节突触囊泡启动。其中心MUN结构域作为一个催化模块，促进从闭合的Munc18-1/Syx1（M18-1/Syx1）复合物向具有融合能力的SNARE复合物的转变。关键的功能元件包括：i）NF口袋，它结合M18-1/Syx1以促进Syx1的局部构象激活；以及ii）D亚结构域，它与Syb2相互作用以促进Syb2与M18-1/Syx1复合物的结合。

此外，有研究表明Munc13-1还通过其MUN结构域结合并募集SN25，从而陪伴SNARE复合物的完全组装。这些交互作用共同强调了Munc13-1 MUN结构域在协调SNARE复合物形成和突触启动中的核心作用。

基于Munc13-1在活性区组织和SNARE组装中的双重功能（分别通过其与RIM-1和SNARE蛋白的相互作用介导），作者构建了一个保留这两种分子结合能力的C2A-MUN嵌合体。作者的研究结果发现，当被募集到RIM1/RIM-BP2凝聚物中后，C2A-MUN获得了增强的活性，使其能够有效地促进选择性SNARE整合，并在此凝聚环境中催化SNARE复合物的组装。

此外，C2A-MUN促进携带Syb2的囊泡在凝聚物表面包被，并诱导Syb2在膜上聚集。与这些发现一致的是，在PC12细胞中引入RIM1/RIM-BP2会诱导质膜上形成类似突触活性区的凝聚物，该凝聚物通过一种依赖于Munc13的机制增强了致密核心囊泡（DCV）的胞吐作用。

这些结果揭示了一个先前未被认识的Munc13-1功能，即作为一种分子过滤器和浓缩器，在RIM1/RIM-BP2凝聚物内的特权释放位点选择性富集SNARE蛋白。

原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2529572123