Α-シヌクレイン
嗅球、海馬、線条体、黒質、視床では細胞質・ミトコンドリア内部にともに高濃度のα-シヌクレインが存在するが、一方大脳皮質と小脳では細胞質には豊富に存在するもののミトコンドリア内部には少ない、あるいはほとんど存在しない。ミトコンドリア内部のα-シヌクレインが、内膜上に局在していること、そして濃度依存的にミトコンドリア呼吸鎖の複合体Iに対して阻害的に作用することもわかっている。これらのことから、もともとミトコンドリア内部でのα-シヌクレイン発現のしかたは脳内の部位によって異なり、この発現の程度が、ミトコンドリア機能に影響し、また神経変性を起こしやすくなる潜在的因子である可能性がある。
SNCA遺伝子の選択的スプライシングによって、少なくとも3種のアイソフォーム (アミノ酸残基の配列は多少異なるが、働きそのものは変わらないタンパク質en) が産生される。よく研究されている主要なものは140アミノ酸残基からなるアイソフォームで、遺伝子すべてが翻訳される。その他エクソン3が欠けたα-シヌクレイン126 (41-54残基がない) や、エクソン5を欠いたα-シヌクレイン112 (103-130残基がない) などがある。
α-シヌクレインと膜の相互関係や、膜の合成と再生へのかかわりについても証拠が蓄積されつつある。酵母ゲノムスクリーニングで、脂質代謝にかかわる酵素の中にα-シヌクレインの毒性を増強するものがあることもわかった。逆にα-シヌクレインの発現レベルは、脂質二重層内にある脂肪酸の、粘度と相対的な量に影響している。
α-シヌクレインは脂質膜の負に帯電した表面に直接結合し、単層小胞に結合した状態では伸展したαヘリックス構造をとる。また小さな小胞に結合する傾向があり、脂質膜に結合することによって二重膜構造を変化させ、小さな小胞を形成させるという複雑な効果を及ぼす。すなわち負の電荷をもつ小胞の膜を折り曲げて、大きな小胞から細い環を形成する。膜における抗酸化活性を持つ可能性も指摘されている。
学習に伴うシナプス再構築の際に、α-シヌクレインのシナプス前終末における数が特異的に上方制御 (ある刺激によって遺伝子発現が加速し、タンパク質産生が増加する調節) される。α-シヌクレインはチューブリンと相互作用し、(タウタンパクのように) 微小管結合タンパクとなりうる活性を持つことが示されている。
SNAREタンパク質複合体 (神経伝達物質放出において、シナプス小胞と細胞膜の融合にかかわる物質) の形成に際して、α-シヌクレインが分子シャペロンとして働いている可能性が示唆されている。特に、N末端ドメインで細胞膜のリン脂質と、C末端ドメインでシナプトブレビン-2 (SNAREタンパクの一種) と同時に結合するが、これはシナプス活性化の際には特に重要である。α-シヌクレインが神経細胞のゴルジ装置や小胞輸送の機能にかかわっている、という証拠は増えつつある。