 |
| forrás: pinterest |
Nagyon szeretem, amikor egy tudományos mechanizmus vagy molekula neve szellemes, mind a népszerűsítést, mind a megértést nagyban segíti. A Südhof (2004) cikkben alkalmazott nevezéktan pont ilyen, és nem mellesleg egy jelenleg is nyitott, fontos tudományos kérdésre próbálnak válaszolni: mi történik a vezikulákkal az után, hogy a szinaptikus résbe ürítették a neurotranszmitterüket.
 |
| forrás:http://tinyurl.com/kzh2epw |
A vezikulák, más néven hólyagocskák a a preszinapszisban csücsülő, kettős lipidréteggel elhatárolódó, a sejt belsejével integráns (mindkét oldalon átérő) fehérjékkel kommunikáló golyócskák. A gimiben mindenki megtanulja, hogy mint a Mikulás zsákja tele vannak pakolva minden jóval (gátló vagy serkentő neurotranszmitterrel).
Szerepük nélkülözhetetlen az akciós potenciálok (AP) kialakulásához, hiszen a preszinapszisban (axonbunkón) az ingerület hatására kinyíló Ca2+ csatornák összeolvadásra (fúzió) késztetik őket, mely után a sejtmembrán csapdájába esnek, és saját membránjukat a sejtfallal összeolvasztva (exocitózis) a szinaptikus résbe eresztik, ami maga a kémiai szignál: a posztszinaptikus dendrit receptorain hatva, a lokális serkentő vagy gátló potenciálok összegeként megy tovább a buli (AP).
 |
preszinapszis ahogy a nagykönyvben meg van írva..
forrás: http://tinyurl.com/lj97b6n
|
Amiről nem szól a mese
 |
| és ahogy valójában kinéz. Felül elektronmikroszkóp, alul freeze fracture. Rövidítések: SV: syinaptikus vezikula, D: dendrit, AZ: aktív zóna forrás: http://tinyurl.com/ljj2ozp |
- a vezikulák csak az ún. aktív zónában, a sejtmembrán Ca2+ csatornákkal sűrűn szegélyezett részén ürülnek
- a vezikulák többsége alap állapotban nincs "készen", azaz nincs megtöltve neurotranszmitterrel. Ezt protonpumpával és másodlagos, ATP (energia) függő transzporttal kell megoldaniuk, még a Ca2+ hullám érkezése előtt.
- Az ürülés előtt be kell csalogatni (synapsin-I) és rögzíteni kell (transz-SNARE) a vezikulát a membrán aktív zónájához
- a vezikulakörforgás egyik legfontosabb kérdése nem az, hogy hogyan ürülnek a hólyagocskák, hanem az, hogy hogyan állítódik le a folyamat. Gondoljunk csak bele, a vezikula konkrétan beleolvad a sejt falába, miközben működik a proton/ neurotranszmitter antiporter, ás mivel proton (H+) mindig jelen van, állandó neurotranszmitter szivárgást (leakage) jelentene a szinaptikus résbe, ami nem tenné lehetővé, hogy a szinapszis készenlétben legyen a következő akciós potenciál érkezésekor.
Visszavétel, de hogyan
A fentiek alapján nyilvánvaló, hogy a vezikula nem maradhat a membránfalba olvadva, be kell kötni a száját, ki kell oldani a dokkolását és el kell távolítani a sejtfalból.
A klasszikus elképzelés szerint (horseradish peroxidáz jelenlétében tetanizált ideg-izom szinapszis; a tetanizáció a synaptobrevint támadja, ami megakadályozza a vezikulák dokkolását; Heuser & Reese, 1974) a vezikula fala teljesen a membránba olvad, mely után endocitózissal visszavevődik, a nyakára egy dynamin nevezetű rugó tekeredik, ami elcsípi a vezikulát, ami klatrin köpenyben, az endoszomális rendszerben végzi, ahol teljesen reciklizálódik és újratöltődik.  |
| a) klasszikus fúzió endoszómális recyclinggal, b) klasszikus fúzió közvetlen utántöltéssel c) kiss and run d) kiss and stay forrás: http://tinyurl.com/maqvgmy |
Egy 1954-es (!!!) béka neuromuszkuláris szinapszisában végzett elektromikroszkópos megfigyelés alapján azonban ennél egy sokkal gyorsabb mechanizmus is elképzelhető (Castillo & Katz, 1954; Südhof, 2004). Az elmélet szerint a vezikula nem olvad teljesen össze a membránnal, mindössze egy kis pórust formál, amin gyorsabban és szabályozottabban valósulhat meg a vezikula ürülés. A "kiss and stay" (csókolj és maradj) arra a megoldásra utal, amikor a még dokkolt vezikulába egyből vissza is töltődik a neurotranszmitter, a "kiss and run" (röptében a legyet is) megoldás pedig gyors fúziót, de azonnali leválást és gyors póruszárást feltételez.
Mivel a folyamat hihetetlenül gyors (1-10 sec!!; szerencsére, nem akarjuk, hogy kicsorogjon a szükségesnél több neurotranszmitter), ezért nagyon nehéz meggyőző empirikus adathalmazt felsorakoztatni az egyik vagy másik elképzelés mellett. A gyorsaság és szabályozhatóság a csókolózós mechanizmusok mellett szól. Ugyanakkor egy 2007-es elképzelés szerint (Silvio et al, 2007), ha a vezikulákra mint elkészült és készülőben lévő halmazokra (pool) tekintünk, ahol az endo- és exocitózis gyors egymásutánban valósul meg, de a különböző vezikulák más-más fázisban reciklizálnak, akkor elképzelhető, hogy mialatt a már fuzionált vezikulák endocitózissal visszavevődnek, addig az éppen elkészült vezikulák ürülnek és vica versa, mire az utóbbiak visszavevődnek, az előbbiek újratöltött állapotban, már készen állnak. Eszerint a klasszikus feldolgozás is képes olyan sebességre, mint a kiss and stay/run.
Personal footnote
Elnézést, hogy a blogírás szünetelt az utóbbi időkben, de mentségemül szolgáljon, hogy jelenleg az idegtudomány Houston-jában tartózkodom nyári munkára, amit nagyon élvezek, de szabad időmben leginkább a maradék vizsgáimra tanulok, alszom és szocializálódom.
Köszönet az izgalmas előadásokért dr. Schlett Katának!
Irodalom, további olvasmányok
- Snares and Munc18 in synaptic vesicle fusion J Rizo, TC Südhof - Nature Reviews Neuroscience, 2002 - nature.com
- Synaptic vesicle exocytosis TC Südhof, J Rizo - Cold Spring Harbor Perspectives in …, 2011 - cshperspectives.net
- Südhof (2004) The synaptic vesicle cycle. Ann. Review of Neurosci. Doi:10.1146/annurev.neuro.26.041002.131412.
- el Castillo J & Katz B (1954). Quantal components of the end-plate potential.J Physiol 124, 560–573.
- Heuser JE, Reese TS. Evidence for recycling of synaptic vesicle membrane during transmitter release at the frog neuromuscular junction. J Cell Biol 1973;57:315–344.
- Silvio O. Rizzoli, Reinhard Jahn Kiss-and-run (2007) Collapse and ‘Readily Retrievable’ Vesicles. DOI: 10.1111/j.1600-0854.2007.00614.x
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése