Academic literature on the topic 'TI-VAMP'

The membrane-trafficking pathway mediated by tetanus neurotoxin-insensitive vesicle-associated membrane protein (TI-VAMP) in neurons is still unknown. We show herein that TI-VAMP expression is necessary for neurite outgrowth in PC12 cells and hippocampal neurons in culture. TI-VAMP interacts with plasma membrane and endosomal target soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptors, suggesting that TI-VAMP mediates a recycling pathway. L1, a cell-cell adhesion molecule involved in axonal outgrowth, colocalized with TI-VAMP in the developing brain, neurons in culture, and PC12 cells. Plasma membrane L1 was internalized into the TI-VAMP–containing compartment. Silencing of TI-VAMP resulted in reduced expression of L1 at the plasma membrane. Finally, using the extracellular domain of L1 and N-cadherin immobilized on beads, we found that the silencing of TI-VAMP led to impaired L1- but not N-cadherin–mediated adhesion. Furthermore, TI-VAMP- but not synaptobrevin 2-containing vesicles accumulated at the site of the L1 bead-cell junction. We conclude that TI-VAMP mediates the intracellular transport of L1 and that L1-mediated adhesion controls this membrane trafficking, thereby suggesting an important cross talk between membrane trafficking and cell-cell adhesion.

Tetanus neurotoxin-insensitive vesicle-associated membrane protein (TI-VAMP)-mediated fusion of intracellular vesicles with the plasma membrane is crucial for neurite outgrowth, a pathway not requiring synaptobrevin-dependent exocytosis. Yet, it is not known how the TI-VAMP membrane trafficking pathway is regulated or how it is coordinated with cytoskeletal dynamics within the growth cone that guide neurite outgrowth. Here, we demonstrate that TI-VAMP, but not synaptobrevin 2, concentrates in the peripheral, F-actin-rich region of the growth cones of hippocampal neurons in primary culture. Its accumulation correlates with and depends upon the presence of F-actin. Moreover, acute stimulation of actin remodeling by homophilic activation of the adhesion molecule L1 induces a site-directed, actin-dependent recruitment of the TI-VAMP compartment. Expression of a dominant-positive mutant of Cdc42, a key regulator of cell polarity, stimulates formation of F-actin- and TI-VAMP-rich filopodia outside the growth cone. Furthermore, we report that Cdc42 activates exocytosis of pHLuorin tagged TI-VAMP in an actin-dependent manner. Collectively, our data suggest that Cdc42 and regulated assembly of the F-actin network control the accumulation and exocytosis of TI-VAMP-containing membrane vesicles in growth cones to coordinate membrane trafficking and actin remodeling during neurite outgrowth.

How vesicular transport participates in neurite outgrowth is still poorly understood. Neurite outgrowth is not sensitive to tetanus neurotoxin thus does not involve synaptobrevin-mediated vesicular transport to the plasma membrane of neurons. Tetanus neurotoxin-insensitive vesicle-associated membrane protein (TI-VAMP) is a vesicle-SNARE (soluble N-ethylmaleimide-sensitive fusion protein [NSF] attachment protein [SNAP] receptor), involved in transport to the apical plasma membrane in epithelial cells, a tetanus neurotoxin-resistant pathway. Here we show that TI-VAMP is essential for vesicular transport-mediating neurite outgrowth in staurosporine-differentiated PC12 cells. The NH2-terminal domain, which precedes the SNARE motif of TI-VAMP, inhibits the association of TI-VAMP with synaptosome-associated protein of 25 kD (SNAP25). Expression of this domain inhibits neurite outgrowth as potently as Botulinum neurotoxin E, which cleaves SNAP25. In contrast, expression of the NH2-terminal deletion mutant of TI-VAMP increases SNARE complex formation and strongly stimulates neurite outgrowth. These results provide the first functional evidence for the role of TI-VAMP in neurite outgrowth and point to its NH2-terminal domain as a key regulator in this process.

The importance of soluble N-ethyl maleimide (NEM)-sensitive fusion protein (NSF) attachment protein (SNAP) receptors (SNAREs) in synaptic vesicle exocytosis is well established because it has been demonstrated that clostridial neurotoxins (NTs) proteolyze the vesicle SNAREs (v-SNAREs) vesicle-associated membrane protein (VAMP)/brevins and their partners, the target SNAREs (t-SNAREs) syntaxin 1 and SNAP25. Yet, several exocytotic events, including apical exocytosis in epithelial cells, are insensitive to numerous clostridial NTs, suggesting the presence of SNARE-independent mechanisms of exocytosis. In this study we found that syntaxin 3, SNAP23, and a newly identified VAMP/brevin, tetanus neurotoxin (TeNT)-insensitive VAMP (TI-VAMP), are insensitive to clostridial NTs. In epithelial cells, TI-VAMP–containing vesicles were concentrated in the apical domain, and the protein was detected at the apical plasma membrane by immunogold labeling on ultrathin cryosections. Syntaxin 3 and SNAP23 were codistributed at the apical plasma membrane where they formed NEM-dependent SNARE complexes with TI-VAMP and cellubrevin. We suggest that TI-VAMP, SNAP23, and syntaxin 3 can participate in exocytotic processes at the apical plasma membrane of epithelial cells and, more generally, domain-specific exocytosis in clostridial NT-resistant pathways.

Insulin and hypertonicity each increase the content of GLUT4 glucose transporters at the surface of muscle cells. Insulin enhances GLUT4 exocytosis without diminishing its endocytosis. The insulin but not the hypertonicity response is reduced by tetanus neurotoxin, which cleaves vesicle-associated membrane protein (VAMP)2 and VAMP3, and is rescued upon introducing tetanus neurotoxin-resistant VAMP2. Here, we show that hypertonicity enhances GLUT4 recycling, compounding its previously shown ability to reduce GLUT4 endocytosis. To examine whether the canonical soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor (SNARE) mechanism is required for the plasma membrane fusion of the tetanus neurotoxin-insensitive GLUT4 vesicles, L6 myoblasts stably expressing myc-tagged GLUT4 (GLUT4myc) were transiently transfected with dominant negative N-ethylmaleimide-sensitive factor (NSF) (DN-NSF) or small-interfering RNA to tetanus neurotoxin-insensitive VAMP (TI-VAMP siRNA). Both strategies markedly reduced the basal level of surface GLUT4myc and the surface gain of GLUT4myc in response to hypertonicity. The insulin effect was abolished by DN-NSF, but only partly reduced by TI-VAMP siRNA. We propose that insulin and hypertonicity recruit GLUT4myc from partly overlapping, but distinct sources defined by VAMP2 and TI-VAMP, respectively.

Platelet secretion is critical to hemostasis. Release of granular cargo is mediated by soluble NSF attachment protein receptors (SNAREs), but despite consensus on t-SNAREs usage, it is unclear which Vesicle Associated Membrane Protein (VAMPs: synaptobrevin/VAMP-2, cellubrevin/VAMP-3, TI-VAMP/VAMP-7, and endobrevin/VAMP-8) is required. We demonstrate that VAMP-8 is required for release from dense core granules, alpha granules, and lysosomes. Platelets from VAMP-8−/−mice have a significant defect in agonist-induced secretion, though signaling, morphology, and cargo levels appear normal. In contrast, VAMP-2+/−, VAMP-3−/−, and VAMP-2+/−/VAMP-3−/−platelets showed no defect. Consistently, tetanus toxin had no effect on secretion from permeabilized mouse VAMP-3−/−platelets or human platelets, despite cleavage of VAMP-2 and/or -3. Tetanus toxin does block the residual release from permeabilized VAMP-8−/−platelets, suggesting a secondary role for VAMP-2 and/or -3. These data imply a ranked redundancy of v-SNARE usage in platelets and suggest that VAMP-8−/−mice will be a useful in vivo model to study platelet exocytosis in hemostasis and vascular inflammation.

Ca2+-regulated exocytosis of lysosomes has been recognized recently as a ubiquitous process, important for the repair of plasma membrane wounds. Lysosomal exocytosis is regulated by synaptotagmin VII, a member of the synaptotagmin family of Ca2+-binding proteins localized on lysosomes. Here we show that Ca2+-dependent interaction of the synaptotagmin VII C2A domain with SNAP-23 is facilitated by syntaxin 4. Specific interactions also occurred in cell lysates between the plasma membrane t-SNAREs SNAP-23 and syntaxin 4 and the lysosomal v-SNARE TI-VAMP/VAMP7. Following cytosolic Ca2+elevation, SDS-resistant complexes containing SNAP-23, syntaxin 4, and TI-VAMP/VAMP7 were detected on membrane fractions. Lysosomal exocytosis was inhibited by the SNARE domains of syntaxin 4 and TI-VAMP/VAMP7 and by cleavage of SNAP-23 with botulinum neurotoxin E, thereby functionally implicating these SNAREs in Ca2+-regulated exocytosis of conventional lysosomes.

Le trafic membranaire assure la communication entre les différents compartiments intracellulaires ainsi qu’entre les cellules et leur environnement via l’exocytose et l’endocytose. Les protéines SNARE vésiculaires (v-SNARE) et leurs partenaires à la membrane cible (t-SNARE) sont responsables de la fusion membranaire. Des travaux antérieurs ont montré le rôle de la v-SNARE TI-VAMP dans une voie d’exocytose impliquée dans la croissance neuritique et le remodelage de la membrane plasmique. Le domaine amino-terminal Longin de TI-VAMP régule l'activité fusogénique de la protéine et son ciblage. J'ai montré que ce domaine interagit avec la protéine Hrb, un nouveau partenaire de TI-VAMP. Hrb est localisée dans des structures membranaires recouvertes de clathrine et régule l’internalisation de TI-VAMP. Le domaine Longin interagit également avec certains lipides, indiquant que ces derniers pourraient réguler le ciblage ou l'activité de TI-VAMP. Ces nouvelles données moléculaires et cellulaires établissent des liens moléculaires inédits entre une protéine responsable de la fusion membranaire, une protéine régulatrice de l'endocytose et les lipides.

La croissance neuritique est un mécanisme complexe qui fait toujours l'objet d'intenses investigations. Les donnés actuelles ont permis de mettre en évidence l'implication de trois mécanismes principaux dans la croissance neuritique : i) la dynamique du cytosquelette, ii) le trafic intracellulaire et l'apport membranaire au niveau du cône de croissance et iii) la signalisation cellulaire, principalement via la voie MAPK-ERK1/2, qui abouti à la régulation de la transcription.La PLD1 et son produit l'acide phosphatidique semblent être au centre de voies majeures impliquées dans le développement neuronal. Mes travaux ont permis d'approfondir nos connaissances sur le rôle cellulaire de la PLD1 au cours de la croissance neuritique. J'ai montré que la PLD1 en collaboration avec la kinase RSK2 régule la fusion des vésicules positives pour Ti-VAMP/VAMP7 au cours de la croissance neuritique. D'autre part, j'ai établi que la PLD1 joue un rôle important dans le maintien de la signalisation endosomale de la voie MAPK-ERK1/2-RSK2-CREB induite par les neurotrophines. J'ai également montré que la PLD1 régule l'activation de mTOR/p70S6K en réponse au BDNF. La dérégulation des voies MAPK-ERK1/2 et mTOR/p70-S6K pourraient être à la base de la réduction de l'arborisation dendritique et de la maturation des épines dendritique observée dans les neurones corticaux Pld1-/- en culture. En plus de l'implication de RSK2 dans la régulation de la PLD1, j'ai également montré que la PLD1 régule l'activation de RSK2 en réponse aux neurotrophines, probablement via une boucle de rétrocontrôle. Ainsi les donnés obtenus suggèrent un lien fort entre les deux protéines au cours du développement neuronal. A la lumière de ces donnés, un dysfonctionnement de ce mécanisme pourrait expliquer le retard mental observé chez les patients atteints du syndrome de Coffin-Lowry causé par la perte de l'activité kinase de RSK2. D'autre part, les résultats obtenus suggerent un rôle de la PLD1 dans l'exocytose des vésicules.

Les synapses fibres moussues de l‘hippocampe entre le gyrus denté et les cellulespyramidales de CA3 sont caractérisées par leur morphologie particulière, et par leurspropriétés distinctives de transmission synaptique et de plasticité présynaptique. Cessynapses sont parfois appelées «détonatrices» pour leur rôle fonctionnel dansl‘encodage de la mémoire épisodique. Cependant, les mécanismes moléculaires à labase des propriétés spécifiques de ces synapses restent peu connus. Ce travail estcomposé de deux parties principales:1) Phénotypage des synapses fibres moussues de l'hippocampe chez les sourisVAMP7 KOVAMP7 est une protéine SNARE vésiculaire de la famille des longins, qui joue unrôle dans la croissance des neurites durant le développement. Dans le cerveauadulte, VAMP7 est enrichi dans un sous-ensemble de terminaisons nerveuses, enparticulier dans les fibres moussues de l‗hippocampe. Nous avons analysé lafonction de VAMP7 dans la libération de neurotransmetteurs par une caractérisationextensive de la transmission synaptique et des mécanismes de plasticité de cettesynapse. L'absence de VAMP7 ne cause pas de graves déficits développementauxou neuronaux (Sato et al., 2011; Danglot et al., 2012). Les mécanismesprésynaptiques de la plasticité à court terme de la fibre moussue de l‘hippocampesemblent également normaux, pour des raisons éventuelles qui seront discutées.2) Circuits du CA3 examinés par traçage viral et enregistrements de pairesNous avons développé une technique pour établir des enregistrements en pairesentre cellules en grain du gyrus denté connectées et cellules pyramidales CA3 (GCCA3),sur des cultures organotypiques de tranches d'hippocampe de souris. Pouridentifier les partenaires présynaptiques directs à une cellule pyramidale CA3 ciblée,nous avons combiné l‘électroporation cellulaire unitaire et le traçage mono-transsynaptiquebasé sur un virus de la rage recombinant et pseudotypé. Nous avonstransfecté une cellule pyramidale CA3 unique par tranche avec les plasmides codantla glycoprotéine d‘enveloppe du virus de la rage (RG), un rapporteur fluorescent, etla protéine TVA (récepteur de surface apparenté au EnvA, qui n'a pas d‘homologuechez les cellules de mammifères). Les tranches ont ensuite été infectées avec levirus de la rage recombinant et pseudotypé. Après 3-4 jours, le traçage mono-transsynaptiquerévèle les entrées présynaptiques de ce neurone unique. Ensuite, nousavons pu établir des enregistrements de paires entre les cellules en grain-CA3connectés, ainsi que de quantifier les partenaires présynaptiques de la cellulepyramidale CA3 de départ
The hippocampal mossy fiber is characterized by its particular morphology, distinctsynaptic transmission and presynaptic plasticity. Moreover, this synapse has beencalled ―teacher‖ or ―detonator‖ for its proposed functional role in episodic memoryencoding. Nevertheless, the molecular mechanisms underlying its specific functionalproperties remain elusive. This work is composed of two main parts:1) Phenotyping Hippocampal Mossy Fiber Synapses in VAMP7 KO MiceVAMP7 is a vesicle SNARE of the longin family important in neurite growth duringdevelopment. In the adult brain, VAMP7 is enriched in a subset of nerve terminals,particularly at the hippocampal mossy fiber. We analyzed VAMP7 function inneurotransmitter release by characterizing basal and evoked transmission at thissynapse in KO mice and fully tested hypotheses relevant to short-term plasticity.Loss of VAMP7 has been previously reported not to cause major developmental orneurological deficits (Sato et al., 2011; Danglot et al., 2012). Presynapticmechanisms of short-term plasticity at the hippocampal mossy fiber also seemunaffected for potential reasons that will be discussed.2) CA3 Circuits Probed with RABV-Tracing and Paired RecordingsWe developed a technique to establish paired recordings between connected dentategyrus granule cells and CA3 pyramidal cells (GC-CA3) in mouse hippocampalorganotypic slice cultures. To identify direct presynaptic partners to a defined targetCA3 pyramidal cell, we combined single-cell electroporation (SCE) and mono-transsynaptictracing based on a pseudotyped, recombinant rabies virus (EnvApseudotyped RABV ΔG). Using SCE we transfected a single CA3 pyramidal cell perslice with the plasmids encoding: the RABV envelope glycoprotein (RG), afluorescent reporter, and TVA (the EnvA cognate surface receptor, which has nohomologue in mammalian cells). The slices were subsequently infected with EnvApseudotyped RABV ΔG. After 3-4 days, the RABV mono-trans-synaptic tracingrevealed the presynaptic inputs of that single neuron. Then, we were able toestablish paired recordings between connected GC-CA3 cells, as well as to quantifythe presynaptic partners of the starter CA3 pyramidal cell
De mosvezel van de hippocampus kenmerkt zich door een bijzondere morfologie,uitzonderlijke synaptische transmissie en presynaptische plasticiteit. De synapswordt ook wel "leraar" of "detonator" genoemd vanwege zijn waarschijnlijke rol in decodering van het episodisch geheugen. Toch blijven de specifieke moleculairemechanismen van dit synaps onbekend. Dit werk bestaat uit twee delen:1) Fenotypering van mosvezel synapsen van de hippocampus in VAMP7 KO muizenVAMP7 is een vesicle-SNARE van de longin familie van belang bij de groei vanneurieten tijdens de ontwikkeling. In de volwassen hersenen, wordt VAMP7 verrijkt ineen subset van zenuwuiteinden, vooral in de mosvezel van de hippocampus. Weanalyseerden VAMP7 functie in neurotransmitter afgifte door het karakteriseren vanbasale en opgeroepen transmissie bij deze synaps in KO muizen. Eerder is algesteld dat gebrek aan VAMP7 niet leidt tot grote ontwikkelings- of neurologischeafwijkingen (Sato et al., 2011; Danglot et al., 2012). Presynaptische mechanismenvan korte termijn plasticiteit in de mosvezel van de hippocampus lijken ookonaangetast te zijn, de mogelijke redenen hiervoor zullen worden besproken.2) CA3 circuits onderzocht met behulp van RABV-tracing en gekoppelde opnamesWe ontwikkelden een techniek om gekoppelde opnames tussen korelcellen van degyrus dentatus en aangesloten CA3 piramidale cellen (KC-CA3) op zogenaamde‗mouse hippocampal organotypic slice cultures‘ te meten. Om rechtstreeksepresynaptische partners te identificeren van een specifieke CA3 piramidale cel,combineerden we single-cell electroporation (SCE) en mono-trans-synaptic tracingop basis van een pseudo-typed, recombinant rabiësvirus (EnvA pseudogetypedRABV ΔG). Met behulp van SCE transfecteerde we één CA3 piramidale cel per slicemet plasmiden die coderen voor: het RABV glycoproteïne-envelop (RG), eenfluorescerende reporter, en TVA (de aan EnvA verwante oppervlakte receptor diegeen homoloog in zoogdiercellen heeft). De slices werden vervolgens geïnfecteerdmet ENVA pseudogetyped RABV ΔG. Na 3-4 dagen bracht de RABV mono-transsynaptischetracing de presynaptische ingangen van die ene neuron aan het licht.Hierna konden we gekoppelde opnames doen tussen verbonden KC-CA3 cellen.Daarnaast konden we de presynaptische partners van de starter CA3 pyramidale celkwantificeren

Lors du développement du système nerveux, l’élongation neuritique, à la base de la morphogenèse neuronale, requiert l’apport de matériel membranaire et protéique, tels les récepteurs aux facteurs de croissance ou les molécules d’adhérence, au niveau du cône de croissance. Nous avons montré précédemment l’importance de la voie d’exocytose impliquant la SNARE vésiculaire TI-VAMP dans la croissance neuritique, mais ses régulations sont mal connues. L’identification de nouveaux partenaires de TI-VAMP permet de lier TI-VAMP avec la machinerie de fusion ainsi qu’avec les cytosquelettes d’actine et de microtubule et les facteurs de polarisation neuronale. En particulier, Varp, partenaire de TI-VAMP, est un facteur d’échange pour Rab21 et est le premier lien moléculaire entre une v-SNARE et une Rab. Je montre que Rab21 régule la capacité des cellules PC12 à étendre des neurites et favorise la dynamique antérograde des vésicules TI-VAMP. Rab21 régule donc le transport de TI-VAMP vers le cône de croissance, mécanisme indispensable à la maturation neuronale. Ce travail jette les bases de la régulation du transport des vésicules TI-VAMP au cours de la neuritogenèse

Lors des processus développementaux d'élongation axonale et de synaptogenèse, les protéines d'adhésion telles les cadhérines ou les Ig-CAM jouent des rôles fondamentaux en permettant la formation de contacts entre neurones. Pour étudier la dynamique de ces contacts et leurs rôles dans ces processus, nous avons mis en œuvre des techniques d'imagerie sur des neurones primaires d'hippocampe (clivage thrombine, FRAP, pinces optiques, quantum-dots), ceux-ci étant associés à un système semi-artificiel de microsphères recouvertes de protéines d'adhésion purifiées (N-cadhérine et L1). En utilisant une construction L1 portant une étiquette GFP extracellulaire clivable à la thrombine, j'ai pu précisé l'implication des processus de diffusion membranaire et d'exo- endocytose dans la dynamique des contacts L1-dépendants et obtenir des données quantitatives relatives à l'interaction homophile L1. J'ai également contribué à caractériser la liaison extracellulaire entre N-cadhérine et GluR2, sous-unité des récepteurs AMPA, et l'influence de l'expression de la N-cadhérine sur la mobilité de GluR2. L'interaction entre ces deux protéines pourrait être impliquée dans la formation et/ou la maturation des synapses.