化学突触在神经系统内传递信息。当突触前细胞被电激发时，突触小泡与突触前膜融合，导致小泡内的信使物质被释放到突触间隙中。然后它们与突触后细胞中的受体结合，在那里它们再次触发电信号。传入信号的时间和空间顺序决定了信息在大脑中的处理和传输方式。为了长期维持其功能，化学突触需要回收突触囊泡，使其可用于更新的信号传输。Carsten Duch 教授和 Martin Heine 教授以及他们各自在美因茨约翰内斯古腾堡大学 (JGU) 的研究小组正在研究突触小泡的释放和回收是如何协调的。生物学家解释说：“需要协调化学突触的胞吐作用和内吞作用速率才能在大脑中实现可靠的信号传输。”Duch 和 Heine 与马格德堡莱布尼茨神经生物学研究所的组长 Ulrich Thomas 博士一起透露了PNAS论文发表了时空分离的突触前钙信号如何独立调节突触小泡的胞吐作用和内吞作用，即它们的释放和再循环。
突触前不同类型电压门控钙通道的共存
在化学突触处，传入的电脉冲被转换成化学信号并传递到下一个细胞。该过程需要钙离子首先通过依赖电压的膜通道流入突触前，即向突触后细胞传递信号的上游神经细胞。这种钙流入在时间和空间上都受到严格限制，并导致突触小泡从专门的囊泡库中胞吐。突触前钙信号也调节突触囊泡循环，但这里的时间和空间要求是不同的。一个悬而未决的问题是突触前电活动如何在突触前末梢产生具有不同时间和空间分布的钙信号。
通过将基因修饰与黑腹果蝇遗传模型生物的神经肌肉突触的电生理学和光生理学测量相结合，研究小组能够证明突触前具有两种不同类型的电压门控钙通道，Cav2 和 Cav1。然而，发现这些在空间上是隔离的。当电信号到达时，两种类型的通道都会打开，但只有位于突触前活动区的Cav2 通道是突触小泡的胞吐作用所必需的。Cav1 通道位于活动区之外，并通过活动依赖性钙内流增强突触小泡的内吞作用。因此，敲除 Cav2 通过基因操作阻止突触传递，而 Cav1 的敲低会降低突触囊泡内吞的速率，从而在持续活动期间增强突触抑制。这就是由很大程度上独立的电压门控钙通道的两个不同群体介导的钙信号如何调节突触前响应神经元活动的两个基本功能，即突触小泡的释放和再循环。
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