研究小组发现，tomosyn 蛋白的表达是发送信号以控制肌肉收缩的“突触前”神经元是否会是“阶段性”的一个主要决定因素，这意味着它们会迅速通过突触释放大量神经递质谷氨酸以驱动交流，或将是“滋补”，这意味着他们将按测量剂量分配谷氨酸盐，保留一些备用。研究表明，因为强直神经元具有这些储备，所以当跨突触的受体开始动摇时，它们可以加速谷氨酸释放，这种可塑性被称为突触前稳态增强 (PHP)。具有很少或没有 tomosyn 介导的储备的阶段性神经元不能做出类似的反应。
“如果你打破突触后侧的突触，突触前神经元会认识到这一点并产生更多的输出，以保持整体突触反应不变。这种关键类型的适应性可塑性需要 tomosyn，”新研究的资深作者特洛伊利特尔顿说在皮考尔研究所和麻省理工学院生物系和脑与认知科学系的eLife和 Menicon 神经科学教授。“不同神经元表达这种可塑性的能力的多样性取决于它们是否正常表达蛋白质。”
了解 Tomosyn 在神经元中的作用不仅对于定义突触和可塑性机制的基本工作原理很重要，这是 Littleton 实验室的长期目标，而且因为与苍蝇一样，人类制造 tomosyn 蛋白并具有强直性和相位性神经元类别。
诱饵转移
在研究之前，已知 tomosyn 参与了突触前神经元的“SNARE”分子机制。SNARE 蛋白将神经递质(如谷氨酸盐)的包或囊泡停靠在神经元膜上，以便它们可以通过突触释放。利特尔顿说，Tomosyn 也被怀疑是一种被认为对学习、记忆和可塑性很重要的酶的目标。
前研究生 Chad Sauvola 在 Littleton 的实验室领导了这项新研究，以确定 tomosyn 的确切作用。他开始研究由共同作者 Nicole Aponte-Santiago 开始的工作，她是前研究生，曾在她关于强直和相位神经元可塑性的研究中对tomosyn基因进行了(但尚未测试)突变。
当 Sauvola 开始记录带有tomosyn突变的神经元的突触传递时，他发现突触参与了更多的谷氨酸传递，肌肉的反应比正常情况大得多。正常 tomosyn 的丧失显然阻止了谷氨酸盐的释放。值得注意的是，他可以通过交换人类 tomosyn 蛋白来修复突变的影响，这表明该蛋白的特性在物种间是保守的。
为了了解 tomosyn 的工作原理，Sauvola 研究了它的结构，发现该蛋白质通过充当诱饵将 SNARE 蛋白隔离在质膜上，从而阻止突触囊泡与膜对接。他在神经元的电子显微镜下证实了这一点，与存在 tomosyn 的突触相比，缺乏 tomosyn 的突触在膜上显示出 50% 的囊泡。他还特意刺激突触以促进谷氨酸盐的释放，并发现虽然正常的 tomosyn 通常会限制野生动物的活动，但突变体无法适当地阻止突触传递的数量。