Additive Effekte auf die Energiebarriere für die Fusion synaptischer Vesikel verursachen supralineare Effekte auf die Vesikelfusionsrate

Die Energie, die erforderlich ist, um synaptische Vesikel mit der Plasmamembran zu fusionieren ('Aktivierungsenergie'), wird als ein Hauptfaktor für die synaptische Effizienz betrachtet. Aus der Reaktionsgeschwindigkeitstheorie sagen wir voraus, dass eine Klasse von Modulationen existiert, die eine lineare Modulation der Energiebarriere für die Fusion nutzen, um supralineare Effekte auf die Fusionsrate zu erreichen. Um diese Vorhersage experimentell zu testen, entwickelten wir eine Methode zur Beurteilung der Anzahl der freisetzbaren Vesikel, der Geschwindigkeitskonstanten für das Priming, das Unpriming und die Fusion sowie der Aktivierungsenergie für die Fusion, indem wir ein Vesikel-Zustandsmodell auf synaptische Antworten anwendeten, die durch hypertonische Lösungen induziert wurden. Wir zeigen, dass der Mangel an Complexin I/II oder die Stimulation mit Phorbolestern tatsächlich die Reaktionen auf hypertonische Lösungen auf supralineare Weise beeinflusst. Ein additives im Vergleich zu einem multiplikativen Verhältnis zwischen Aktivierungsenergie und Fusionsrate liefert eine neuartige Erklärung für zuvor beobachtete nichtlineare Effekte genetischer/pharmakologischer Störungen auf die synaptische Übertragung und eine neuartige Interpretation der kooperativen Natur der Ca(2+)-abhängigen Freisetzung.