Synaptotagmin-7 verbindet den fusionsaktivierten Ca2+-Einstrom mit der Ausdehnung der Fusionspore während der Lamellarkörper-Exozytose alveolärer Typ II Epithelzellen

Abstract

Die Fusionsporendehnung während der Postfusionsphase der Exozytose ist, wie das Öffnen und Schließen der Pore selbst, ein stark regulierter Ca2+-abhängiger Mechanismus, welcher die Ausschüttung des Vesikelinhalts determiniert. In primären ATII-Zellen konnte vor Kurzem ein neuer Mechanismus identifiziert werden, der als „fusion-activated Ca2+-entry“ (FACE) bezeichnet wurde. Ausgelöst durch Fusion von Lamellarkörperchen (LBs) mit der Plasmamembran, fördert FACE die Aufweitung der Fusionspore und damit die Sekretion von Surfaktant während der Postfusionsphase der LB-Exozytose. Bisher war allerdings noch unklar geblieben, wie die lokale Erhöhung der Ca2+-Konzentration in die Ausdehnung der Fusionspore übersetzt werden kann. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass Synaptotagmin-7 (Syt-7) an der LB-Membran lokalisiert ist und FACE mit der Aufweitung der Fusionspore verbindet. Durch Messung der Diffusion von Fluorophoren über die geöffnete Fusionspore konnten dynamische Veränderungen im Durchmesser der Pore analysiert werden. Funktionelle Studien mit Ca2+-bindungsdefizienten Syt-7-Mutanten machten deutlich, dass insbesondere die Bindung von Ca2+ an die intakte C2A-Domäne entscheidend für die FACE-abhängige Ausdehnung der Fusionspore während der Postfusionsphase und damit auch für die Ausschüttung von Surfaktant war, indem die Translokation von Complexin-2 (Cplx-2) an die Stelle der Fusion verhindert wurde. Interessenterweise hatte die Ca2+-Bindung an die funktionelle C2A-Domäne von Syt-7 in der Präfusionsphase genau den gegenteiligen Effekt, denn Fusionen von LBs mit der Plasmamembran wurden inhibiert. Die Regulation der Syt-7-Expressionslevel auf den Vesikeln scheint daher ebenso essentiell zu sein, wie ein ausbalanciertes Zusammenspiel zwischen Syt-7 und Cplx-2. Zusammenfassend bestätigen diese Ergebnisse die Hypothese, dass Syt-7 die Aufweitung der Fusionspore in großen sekretorischen Organellen moduliert. Die LBs selbst verfügen über die nötige molekulare Ausstattung, um die Surfaktantsekretion zu regulieren und zu fördern.