Synapsin Iเป็นชื่อเรียกโดยรวมของ Synapsin Ia และ Synapsin Ib ซึ่งเป็นฟอสโฟโปรตีน ที่เกือบเหมือนกันสองชนิด ที่ในมนุษย์ถูกเข้ารหัสโดยยีนSYN1 ^{[ 5 ] [ 6 ]}ใน รูปแบบ ฟอสโฟรีเลต Synapsin I อาจถูกเรียกว่า phosphosynaspin I ก็ได้ Synapsin I เป็นโปรตีนตัวแรกใน ตระกูล synapsin ของฟ อสโฟโปรตีนในถุงไซแนปส์ที่มีอยู่ในระบบประสาทส่วนกลางและส่วนปลาย Synapsin Ia และ Ib มีความยาวใกล้เคียงกันและมีโครงสร้างเกือบเหมือนกัน อย่างไรก็ตาม Synapsin Ib จะหยุดสั้นกว่าส่วนสุดท้ายของปลาย Cใน ลำดับ กรดอะมิโนที่พบใน Synapsin Ia

โปรตีนซินาปซิน I เป็นสมาชิกของ ตระกูล ซินาปซินซึ่งเป็นฟอสโฟโปรตีน ใน เซลล์ประสาทที่เชื่อมต่อกับพื้นผิวไซโตพลาสซึมของถุงเก็บสาร สื่อประสาท สมาชิกในตระกูลนี้มีลักษณะเฉพาะคือมีโดเมนโปรตีนร่วมกัน และมีส่วนเกี่ยวข้องกับการสร้างไซแนปส์และการควบคุม การปล่อย สารสื่อประสาทซึ่งบ่งชี้ถึงบทบาทที่เป็นไปได้ในโรคทางจิตเวชหลายชนิด

โปรตีนฟอสโฟริเลตมีบทบาทในการควบคุมการสร้างแอกซอนและการสร้างไซแนปส์ โปรตีนนี้ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับ โปรตีนไคเนสหลายชนิดและการฟอสโฟริเลชันอาจทำหน้าที่ในการควบคุมโปรตีนนี้ในปลายประสาท^{[ 6 ]}

ซินาปซิน I พบได้ในโปรตีนสองไอโซฟอร์มได้แก่ ซินาปซิน Ia และซินาปซิน Ib โดยซินาปซิน Ib เป็นโปรตีนที่มีขนาดสั้นกว่าเล็กน้อย โปรตีนซินาปซิน I ทั้งสองชนิดมีคุณสมบัติเป็นเบสสูง โดยมีค่า pIอยู่ในช่วง 10.3 และ 10.2 ตามลำดับ ไอโซฟอร์มทั้งสองชนิดมีการเติมหมู่ฟอสเฟตในตำแหน่งเดียวกันภายในลำดับโปรตีน โดยอยู่ที่กรดอะมิโนซีรีนสามตำแหน่งเดียวกัน

โปรตีนฟอสโฟซินาปซิน I ประกอบขึ้นเป็นโปรตีนประมาณ 6% ของโปรตีนทั้งหมดในถุงไซแนปส์^{[ 7 ]}พบว่ามีความคล้ายคลึงกัน 95% ระหว่างวัว หนู และมนุษย์ โดยโดเมน 'C' ตรงกลางได้รับการอนุรักษ์ทางวิวัฒนาการ โปรตีนฟอสโฟนี้เชื่อมโยงกับเยื่อหุ้มถุงอย่างหลวมๆ และสามารถแยกออกจากกันได้ง่ายโดยการบำบัดด้วยเกลือ ต่างจากการใช้ผงซักฟอกในการกำจัดออกจากเยื่อหุ้ม

โปรตีนซินาปซิน I ประกอบด้วยส่วนทรงกลมที่ปลาย N-เทอร์มินัลและโดเมนปลาย C-เทอร์มินัลที่ยาว ทำให้โปรตีนมีรูปร่างยาว ซินาปซิน Ib มีโดเมนโปรตีนเหมือนกับซินาปซิน Ia แต่ซินาปซิน Ib ขาดส่วนปลาย C-เทอร์มินัลส่วนสุดท้าย ทำให้โดเมนที่ยาวของมันสั้นกว่าเล็กน้อย ซินาปซิน Ia ประกอบด้วยกรดอะมิโน 706 ตัว และซินาปซิน Ib ประกอบด้วยกรดอะมิโน 670 ตัวแรก เริ่มจากปลาย N-เทอร์มินัล เช่นเดียวกัน

โปรตีนนี้ อุดมไปด้วยกรดอะมิโนโพรลีนและไกลซีนองค์ประกอบและโครงสร้างของโปรตีนนี้ค่อนข้างคล้ายกับ คอลลา เจนซึ่งช่วยในการกำหนดโครงสร้างในระยะแรกโดยใช้คอลลาเจเนสซึ่งต่อมาได้รับการยืนยันโดยการจัดลำดับกรดอะมิโนและเทคนิคสมัยใหม่ การตัดซินาปซิน I โดยคอลลาเจเนสจะทำให้ส่วนปลาย C ที่ยาวแตกออกและส่วนปลาย N ที่เป็นทรงกลมยังคงอยู่^{[ 8 ]}

การจัดลำดับกรดอะมิโนแสดงให้เห็นว่าซินาปซิน I มีปลาย N ที่เหมือนกันในทั้งสองไอโซฟอร์มและมีปลาย N เดียวกันกับซินาปซิน IIไอโซฟอร์มซินาปซิน I แตกต่างจากไอโซฟอร์มซินาปซิน II ในโดเมนปลาย C เช่นกัน^{[ 9 ]}มีการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ของซินาปซิน I ซินาปซิน II และซินาปซิน IIIเพื่อสร้างเฮเทอโรไดเมอร์ของโปรตีนในเซลล์ COS ^{[ 10 ]}

Synapsin I พบได้ในปลายประสาทของแอกซอน โดยเฉพาะในเยื่อหุ้มของถุงไซแนปส์ตามการตรวจทางภูมิคุ้มกันวิทยา^{[ 11 ] โปรตีนฟอ ส}โฟริเลตนี้เป็นสารตั้งต้นภายในที่จับกับเยื่อหุ้มถุง มันถูกฟอสโฟริเลตโดยโปรตีนไคเนส สี่กลุ่มที่รู้จักกัน ดี ได้แก่ กลุ่มที่ถูกกระตุ้นโดยcAMP [ ^{12 ] [ 13 ]}แคลเซียม/แคลโมดูลิน^{[ 14 ]}ไมโทเจนและไซคลิน ไอโซฟอร์มทั้งสองมีไซต์ฟอสโฟริเลตหกไซต์เหมือนกัน:

โดเมนทรงกลมปลาย N ประกอบด้วยไซต์สามไซต์ ได้แก่ ไซต์ฟอส โฟรีเลชันที่เกิดจากโปรตีนไคเนสที่ขึ้นอยู่กับ cAMPใกล้ปลายในโดเมน A และอีกสองไซต์ที่อยู่ลึกเข้าไปด้านในในโดเมน B ซึ่งเกิดจากโปรตีนไคเนสที่กระตุ้นด้วยไมโทเจน (MAP kinase) ส่วนหางของโปรตีน ปลาย C-terminal มีไซต์ฟอสโฟรีเลชันสามไซต์ ได้แก่ สองไซต์ที่โปรตีนไคเนส II ที่ขึ้นอยู่กับแคลเซียม/แคลโมดูลินทำงาน และไซต์ที่สามที่MAP kinase และโปรตีนไคเนสที่ขึ้นอยู่กับไซคลิน (CDK) ทำงาน ความจำเพาะของการจับโปรตีนไคเนสที่ขึ้นอยู่กับแคลเซียม/แคลโมดูลินกับ Synapsin I นั้นสูงมากเมื่อเทียบกับโปรตีนซับสเตรตอื่นๆ^{[ 15 ]}โปรตีนไคเนสที่ขึ้นอยู่กับ cAMP มีเอกลักษณ์เฉพาะในกลไกการกระตุ้น โปรตีนไคเนสประกอบด้วยหน่วยย่อยควบคุม (R) สองหน่วยและหน่วยย่อยเร่งปฏิกิริยา (C) สองหน่วย ทำให้เกิดโฮโลเอนไซม์แบบเตตระเมอริก ไซคลิก AMP จับกับหน่วยย่อยควบคุมของโปรตีนไคเนสที่ขึ้นอยู่กับ cAMP และทำให้หน่วยย่อยควบคุมแยกตัวออกจากหน่วยย่อยเร่งปฏิกิริยา ก่อให้เกิดโปรตีนไคเนสในรูปแบบที่ทำงานได้ โปรตีนไคเนสในรูปแบบที่ทำงานได้นี้จะเร่งปฏิกิริยาการฟอสฟอริเลชันของซินาปซิน I ซินาปซิน I ในรูปแบบที่ถูกฟอสฟอริเลชันแล้วเรียกว่า ฟอสโฟซินาปซิน I

การลดขั้วของเยื่อหุ้มเซลล์ก่อนซินแนปส์ทำให้เกิดการไหลเข้าของไอออนแคลเซียมเข้าไปในปลายประสาทแอกซอนของเซลล์ประสาท และเพิ่มความเข้มข้นของไอออนแคลเซียมภายในเซลล์ พบว่าซินแนปซิน I ถูกฟอสโฟรีเลตโดยการไหลเข้าของแคลเซียมนี้^{[ 16 ]}ไอออนแคลเซียม Ca ²⁺จะจับกับแคลโมดูลินเพื่อสร้างคอมเพล็กซ์แคลเซียม/แคลโมดูลิน จากนั้นจะกระตุ้นโปรตีนไคเนสที่ขึ้นอยู่กับแคลเซียม/แคลโมดูลิน ซึ่งจะกระตุ้นการฟอสโฟรีเลต^{[ 14 ]}การฟอสโฟรีเลตของซินแนปซิน I ที่ขึ้นอยู่กับแคลเซียม/แคลโมดูลินทำให้ซินแนปซิน I แยกตัวออกจากเยื่อหุ้มเวสิเคิล

ที่ปลายประสาท มีถุงบรรจุสารสื่อประสาทอยู่สองกลุ่ม คือ กลุ่มสำรองและกลุ่มพร้อมปล่อย กลุ่มสำรองหมายถึงถุงบรรจุสารสื่อประสาทที่ยังไม่พร้อมปล่อยสารสื่อประสาท ส่วนกลุ่มพร้อมปล่อยหมายถึงถุงบรรจุสารสื่อประสาทที่พร้อมจะปล่อยสารสื่อประสาทผ่านเยื่อหุ้มไซโตพลาสมิกของเซลล์ประสาทก่อนซินัปส์และเข้าไปในช่องว่างซินัปส์ การกำจัดซินาปซิน I ออกจากถุงบรรจุสารสื่อประสาทเชื่อว่าจะทำให้ถุงบรรจุสารสื่อประสาทเคลื่อนย้ายจากกลุ่มสำรองไปยังกลุ่มพร้อมปล่อย ซึ่งเป็นการปรับการปล่อยสารสื่อประสาท เนื่องจากซินาปซิน I ในรูปแบบที่ไม่ถูกฟอสฟอริเลตนั้นพบเฉพาะในถุงบรรจุสารสื่อประสาทในกลุ่มสำรองเท่านั้น จึงถือว่าเป็นตัวควบคุมการยับยั้งการส่งสัญญาณประสาท

โปรตีนซินาปซิน I ได้รับการแสดงให้เห็นว่ามีปฏิสัมพันธ์กับNOS1AP ^{[ 17 ]}และSYN2 ^{[ 10 ]}

การกลายพันธุ์ในยีน SYN1 อาจเกี่ยวข้องกับโรคที่ถ่ายทอดทางโครโมโซม X ที่มีการเสื่อมของเซลล์ประสาทขั้นต้น เช่นโรคเร็ตต์^{[ 6 ]}

Synapsin I ซึ่งเป็นสมาชิกดั้งเดิมของตระกูล synapsin เป็นโปรตีนเยื่อหุ้มไซแนปส์ของเซลล์ประสาทตัวแรกที่ถูกสังเกตครั้งแรกในปี 1973 โดยTetsufumi Uedaในห้องปฏิบัติการของPaul Greengardผู้ได้รับรางวัลโนเบล^{[ 12 ]}เดิมทีมีชื่อว่า Protein I หรือ Synapsin I ตรวจพบโดยใช้ฟอสฟอรัสกัมมันตรังสี ( P-32 ) ที่รวมเข้ากับโปรตีนผ่านการฟอสโฟรีเลชันซึ่งเร่งปฏิกิริยาโดยโปรตีนไคเนส (เอนไซม์) ที่ ขึ้นอยู่กับ cyclic AMPซึ่งพบได้ตามธรรมชาติในเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทที่ช่องว่างไซแนปส์ ในหนู ในปี 1977 โปรตีน ฟอสโฟไซแนปส์ตัวแรกนี้ได้รับการทำให้บริสุทธิ์และระบุลักษณะครั้งแรกโดย Tetsufumi Ueda ในห้องปฏิบัติการเดียวกันที่มหาวิทยาลัยเยลภายใต้ Paul Greengard

เทคนิคใหม่ที่ใช้ในการค้นพบ Synapsin I คือการผสมผสานระหว่าง SDS gel electrophoresis และ autoradiography ที่พัฒนาโดย Tetsufumi Ueda ในห้องปฏิบัติการของ Greengard ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการสังเกตโปรตีนที่ถูกกระตุ้นด้วยการฟอสโฟรีเลชันได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วิธีนี้ทำได้โดยการวัดกัมมันตภาพรังสีของแถบโปรตีนแต่ละแถบที่ถูกฟอสโฟรีเลตด้วยอะดีโนซีนไตรฟอสเฟตที่มีกัมมันตภาพรังสีด้วย ATP ที่มี P-32 ^{[ 12 ]}

การค้นพบโปรตีนเยื่อหุ้มไซแนปส์และวิธีการที่ใช้ในการค้นพบนั้น ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการวิเคราะห์โปรตีนที่ถูกฟอสโฟรีเลต และยังนำไปสู่การระบุโปรตีนจำเพาะอีกด้วย

Synapsin I ยังเป็นโปรตีนคอลลาเจนชนิดแรกที่ได้รับการอธิบายในระบบประสาทอีกด้วย^{[ 13 ]}