Zone In Synaptic Transmission
ЗОНА СИНАПТИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ
В нейромышечных синапсах высвобождение ацетилхолина (ACh) происходит в дискретных специализированных областях пресинаптических плазменных мембран, активных зонах, где собираются синаптические пузырьки, органеллы, хранящие нейротрансмиттеры. Пресинаптические,открываемые напряжением, кальциевые канальцы концентрируются в активной зоне мембраны,обращенной лицевой поверхностью к специализациям постсинаптической мембраны, где плотно упакованы никотиновые ACh рецепторы. После поступления потенциала действия, триггеры деполяризации синхронизируют открытие этих кальциевых канальцев и происходит массивный приток кальция в нервные окончания. Временно кальций достигает субмиллимолярных концентраций в цитоплазматических микродоменах, контактирующих с активными зонами. В течение 200 микросекунд это повышение внутриклеточного кальция индуцирует высвобождение нейротрансмиттера. В нейромышечных соединениях индуцированное высвобождение ACh происходит в результате синхронизированного освобождения нескольких десятков квантов ACh, каждый из которых соответствует пакету примерно в 10000 молекул ACh. Такие пакеты могут высвобождаться и спонтанно, вызывая небольшую деполяризацию постсинаптических мембран. Эти кванты состоят из интегрального количестваь субквантов.
ACh синтезируется цитоплазмой нервных окончаний, где локализована холин ацетилтрансфераза. Затем он накапливается и хранится в синаптических пузырьках. Транспортером везикулярного ACh является специфически ингибируемый везиколом ACh-протон antiporter, который обменивает цитоплазматический ACh на внутривезикулярные протоны. Синаптические пузырьки сначала energetized с помощью вакуолярного типа протон АТФазы (v-H+ATPase), а рН градиент, кислый вне синаптических пузырьков используется для накопления нейротрансмиттера. Высвобождение ACh из протеолипосом артропод очень напоминает высвобождение ACh синаптосомами. Высвобождение строго зависит от притока кальция.
В условиях покоя 40% ACh находится в цитоплазматическом пуле и 60% в синаптических пузырьках. Вновь синтезируемый меченный трасмиттер в основном обнаруживается в цитоплазматическом компартменте. ACh высвобождается из цитоплазматического метаболически активного компартмента, а не из везикулярного резервного пула в ответ на ганглиолярные стимулы. Цитоплазматический ACh или прямо высвобождается через пресинаптические мембраны с помощью белков этих мембран, например, медиатофора. Альтернативно он может высвобождаться из небольшой популяции активных пузырьков, быстро восполняемых из цитоплазматического пула, как только они высвободят свое ACh содержимое. Обе возможности не исключают друг друга и могут сосуществовать. Эксперименты с меченным ACh указывают на то, что вторая возможность наиболее вероятна.
Медиатофор транслоцирует ацетилхолин в ответ на действие кальция после реконституции в искусственных мембранах. После экспрессии в трансфицированных клетках, не содержащих транспортера везикулярного ACh, он наделяет эти клетки механизмом кальций-зависимого высвобождения с четкими количественными свойствами. Предполагается, молекулы медатофора могут высвобождать субкванты, состоящие из 1000 молекул ACh . Временное открытие молекул медиатофор высвобождает малые пакеты ACh . В этой модели



(Рис.1(1)) синхронизированное высвобождение может быть результатом одновременной активации ряда медиатофор, покрытых кальциевыми микродоменами. Так как синаптические пузырьки способны принимать и секвестрировать кальций, то существенной их ролью пузырьков, расположенных в активной зоне, является контроль за расположением кальциевого микродомена.
Альтернативно можно представить, что медиатофор создает поры для слияния, которые образуются когда синаптические пузырьки взаимодействуют с пресинаптичесими плазменными мембранами. Ряд белков, включая SNAREs, является компонентом пор слияния. Однако медиатофор обладает рядом свойств, делающих его хорошим кандидатом на эту роль. Он транслоцирует ACh кальций-зависимым способом. Медиатофоровая субъединица присутствует как в пресинаптичской плазменной мембране, так и в синаптической везикулярной мембране, часть его является составляющей v-H+ATPase. Гипотеза (Pис.1(2)) "kiss and run" постулирует временное открытие пор слияния и высвобождение трансмиттера без полного слияния.
Альтернативно поры слияния могут расширяться и приводить к коллапсу везикулярных мембран (Pис.1(3)). В модели "kiss ana run" после закрытия поры слияния синаптический пузырек быстро восполняет свое содержимое за счет вновь синтезированных нейротрансмиттеров из цитоплазматического компартмента. После полного слияния замещение синаптического пузырька нуждается в сортировке белков и липидов, эндоцитозе и сложном переносе мембран серез эндосомные компартменты. Показано, что последний способ экзоцитотического высвобождения действует только вне активных зон в местах спонтанного высвобождения Ach. В активной же зоне действует механизм "kiss and run".
Сайт создан в системе uCoz