Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate clusters act as molecular beacons for vesicle recruitment

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Alf Honigmann - , Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut) (Autor:in)
  • Geert Van Den Bogaart - , Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut), Radboud University Nijmegen (Autor:in)
  • Emilio Iraheta - , Université de Lausanne (Autor:in)
  • H. Jelger Risselada - , Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut) (Autor:in)
  • Dragomir Milovanovic - , Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut) (Autor:in)
  • Veronika Mueller - , Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut) (Autor:in)
  • Stefan Müllar - , Georg-August-Universität Göttingen (Autor:in)
  • Ulf Diederichsen - , Georg-August-Universität Göttingen (Autor:in)
  • Dirk Fasshauer - , Université de Lausanne (Autor:in)
  • Helmut Grubmüller - , Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut) (Autor:in)
  • Stefan W. Hell - , Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut) (Autor:in)
  • Christian Eggeling - , Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut), University of Oxford (Autor:in)
  • Karin Kühnel - , Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut) (Autor:in)
  • Reinhard Jahn - , Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut) (Autor:in)

Abstract

Synaptic-vesicle exocytosis is mediated by the vesicular Ca 2+ sensor synaptotagmin-1. Synaptotagmin-1 interacts with the SNARE protein syntaxin-1A and acidic phospholipids such as phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2). However, it is unclear how these interactions contribute to triggering membrane fusion. Using PC12 cells from Rattus norvegicus and artificial supported bilayers, we show that synaptotagmin-1 interacts with the polybasic linker region of syntaxin-1A independent of Ca 2+ through PIP2. This interaction allows both Ca 2+ -binding sites of synaptotagmin-1 to bind to phosphatidylserine in the vesicle membrane upon Ca 2+ triggering. We determined the crystal structure of the C2B domain of synaptotagmin-1 bound to phosphoserine, allowing development of a high-resolution model of synaptotagmin bridging two different membranes. Our results suggest that PIP2 clusters organized by syntaxin-1 act as molecular beacons for vesicle docking, with the subsequent Ca 2+ influx bringing the vesicle membrane close enough for membrane fusion.

Details

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)679-686
Seitenumfang8
FachzeitschriftNature Structural and Molecular Biology
Jahrgang20
Ausgabenummer6
PublikationsstatusVeröffentlicht - Juni 2013
Peer-Review-StatusJa
Extern publiziertJa

Externe IDs

PubMed 23665582
ORCID /0000-0003-0475-3790/work/161889561

Schlagworte