Slowed conduction and ventricular tachycardia after targeted disruption of the cardiac sodium channel gene Scn5a

Voltage-gated sodium channels drive the initial depolarization phase of the cardiac action potential and therefore critically determine conduction of excitation through the heart. In patients, deletions or loss-of-function mutations of the cardiac sodium channel gene, SCN5A, have been associated with a wide range of arrhythmias including bradycardia (heart rate slowing), atrioventricular conduction delay, and ventricular fibrillation. The pathophysiological basis of these clinical conditions is unresolved. Here we show that disruption of the mouse cardiac sodium channel gene, Scn5a, causes intrauterine lethality in homozygotes with severe defects in ventricular morphogenesis whereas heterozygotes show normal survival. Whole-cell patch clamp analyses of isolated ventricular myocytes from adult Scn5a(+/-) mice demonstrate a approximate to50% reduction in sodium conductance. Scn5a(+/-) hearts have several defects including impaired atrioventricular conduction, delayed intramyocardial conduction, increased ventricular refractoriness, and ventricular tachycardia with characteristics of reentrant excitation. These findings reconcile reduced activity of the cardiac sodium channel leading to slowed conduction with several apparently diverse clinical phenotypes, providing a model for the detailed analysis of the pathophysiology of arrhythmias.

Effect of Rosiglitazone on Insulin Sensitivity and Body Composition in Type 2 Diabetic Patients

Objective: To investigate the effects of rosiglitazone (RSG) on insulin sensitivity and regional adiposity (including intrahepatic fat) in patients with type 2 diabetes. Research Methods and Procedures: We examined the effect of RSG (8 mg/day, 2 divided doses) compared with placebo on insulin sensitivity and body composition in 33 type 2 diabetic patients. Measurements of insulin sensitivity (euglycemic hyperinsulinemic clamp), body fat (abdominal magnetic resonance imaging and DXA), and liver fat (magnetic resonance spectroscopy) were taken at baseline and repeated after 16 weeks of treatment. Results: There was a significant improvement in glycemic control (glycosylated hemoglobin -0.7 +/- 0.7%, p less than or equal to 0.05) and an 86% increase in insulin sensitivity in the RSG group (glucose-disposal rate change from baseline: 17.5 +/- 14.5 mumol glucose/min/kg free fat mass, P < 0.05), but no significant change in the placebo group compared with baseline. Total body weight and fat mass increased (p &LE; 0.05) with RSG (2.1 +/- 2.0 kg and 1.4 +/- 1.6 kg, respectively) with 95% of the increase in adiposity occurring in nonabdominal regions. In the abdominal region, RSG increased subcutaneous fat area by 8% (25.0 +/- 28.7 cm(2), p = 0.02), did not alter intra-abdominal fat area, and reduced intrahepatic fat levels by 45% (-6.7 +/- 9.7%, concentration relative to water). Discussion: Our data indicate that RSG greatly improves insulin sensitivity in patients with type 2 diabetes and is associated with an increase in adiposity in subcutaneous but not visceral body regions.

Basal nonselective cation permeability in rat cardiac microvascular endothelial cells

The presence of a basal nonselective cation permeability was mainly investigated in primary cultures of rat cardiac microvascular endothelial cells (CMEC) by applying both the patch-clamp technique and Fura-2 microfluorimetry. With low EGTA in the pipette solution, the resting membrane potential of CMEC was -21.2 +/- 1.1 mV, and a Ca2+-activated Cl- conductance was present. When the intracellular Ca2+ was buffered with high EGTA, the membrane potential decreased to 5.5 +/- 1.2 mV. In this condition, full or partial substitution of external Na+ by NMDG(+) proportionally reduced the inward component of the basal I-V relationship. This current was dependent on extracellular monovalent cations with a permeability sequence of K+ > Cs+ > Na+ > Li+ and was inhibited by Ca2+, La3+, Gd3+, and amiloride. The K+/Na+ permeability ratio, determined using the Goldman-Hodgkin-Katz equation, was 2.01. The outward component of the basal I-V relationship was reduced when intracellular K+ was replaced by NMDG(+), but was not sensitive to substitution by Cs+. Finally, microfluorimetric experiments indicated the existence of a basal Ca2+ entry pathway, inhibited by La3+ and Gd3+. The basal nonselective cation permeability in CMEC could be involved both in the control of myocardial ionic homeostasis, according to the model of the blood-heart barrier, and in the modulation of Ca2+ -dependent processes. (C) 2002 Elsevier Science (USA).

Synthesis and characterization of delta-atracotoxin-ar1a, the lethal neurotoxin from venom of the Sydney funnel-web spider (Atrax robustus)

delta-Atracotoxin-Ar1a (delta-ACTX-Ar1a) is the major polypeptide neurotoxin isolated from the venom of the male Sydney funnel-web spider, Atrax robustus. This neurotoxin targets both insect and mammalian voltage-gated sodium channels, where it competes with scorpion alpha-toxins for neurotoxin receptor site-3 to slow sodium-channel inactivation. Progress in characterizing the structure and mechanism of action of this toxin has been hampered by the limited supply of pure toxin from natural sources. In this paper, we describe the first successful chemical synthesis and oxidative refolding of the four-disulfide bond containing delta-ACTX-Ar1a. This synthesis involved solid-phase Boc chemistry using double coupling, followed by oxidative folding of purified peptide using a buffer of 2 M GdnHCl and glutathione/glutathiol in a 1:1 mixture of 2-propanol (pH 8.5). Successful oxidation and refolding was confirmed using both chemical and pharmacological characterization. Ion spray mass spectrometry was employed to confirm the molecular weight. H-1 NMR analysis showed identical chemical shifts for native and synthetic toxins, indicating that the synthetic toxin adopts the native fold. Pharmacological studies employing whole-cell patch clamp recordings from rat dorsal root ganglion neurons confirmed that synthetic delta-ACTX-Ar1a produced a slowing of the sodium current inactivation and hyperpolarizing shifts in the voltage-dependence of activation and inactivation similar to native toxin. Under current clamp conditions, we show for the first time that delta-ACTX-Ar1a produces spontaneous repetitive plateau potentials underlying the clinical symptoms seen during envenomation. This successful oxidative refolding of synthetic delta-ACTX-Ar1a paves the way for future structure-activity studies to determine the toxin pharmacophore.

Análise e optimização global de uma linha de extrusão

Os objectivos principais deste estudo são a caracterização de uma das linhas de extrusão existentes na Cabelte, nomeadamente a linha de extrusão de referência EP5, composta por duas extrusoras. Pretende-se fazer a determinação de indicadores energéticos e de processo e a optimização do consumo energético, no que diz respeito à energia consumida e às perdas térmicas relativas a esta linha. Para fazer a monitorização da linha de extrusão EP5 foi colocado no quadro geral dessa linha um equipamento central de medida de forma a ser possível a sua monitorização. No entanto, para a extrusora auxiliar as medições foram efectuadas com uma pinça amperimétrica e um fasímetro. Foram também efectuados ensaios onde foi avaliada a quantidade de material transformada, para isso foi utilizado um equipamento de pesagem, doseador gravimétrico aplicado nas extrusoras. As medições de temperatura para os cálculos das perdas térmicas da extrusora principal e para a caracterização dos materiais plásticos, foram efectuadas utilizando um termómetro digital. Foram efectuados ensaios de débito às extrusoras auxiliar e principal e foi estudada a variação do factor de potência em função da rotação do fuso. Na perspectiva do utilizador final a optimização para a utilização racional de energia está na redução de encargos da factura de energia eléctrica. Essa factura não depende só da quantidade mas também do modo temporal como se utiliza essa energia, principalmente a energia eléctrica, bastante dependente do período em que é consumida. Uma metodologia diferente no planeamento da produção, contemplando o fabrico dos cabos com maior custo específico nas horas de menor custo energético, implicaria uma redução dos custos específicos de 18,7% para o horário de verão e de 20,4% para o horário de inverno. Os materiais de revestimento utilizados (PE e PVC), influenciam directamente os custos energéticos, uma vez que o polietileno (PE) apresenta sempre valores de entalpia superiores (0,317 kWh/kg e 0,281 kWh/kg)) e necessita de temperaturas de trabalho mais elevadas do que o policloreto de vinilo (PVC) (0,141 kWh/kg e 0,124 kWh/kg). O consumo específico tendencialmente diminui à medida que aumenta a rotação do fuso, até se atingir o valor de rotação óptimo, a partir do qual esta tendência se inverte. O cosφ para as duas extrusoras em estudo, aumenta sempre com o aumento de rotação do fuso. Este estudo permitiu avaliar as condições óptimas no processo de revestimento dos cabos, de forma a minimizarmos os consumos energéticos. A redução de toda a espécie de desperdícios (sobre consumos, desperdício em purgas) é uma prioridade de gestão que alia também a eficácia à eficiência, e constitui uma ferramenta fundamental para assegurar o futuro da empresa. O valor médio lido para o factor de potência (0,38) da linha EP5, valor extremamente baixo e que vem associado à energia reactiva, além do factor económico que lhe está inerente, condiciona futuras ampliações. A forma de se corrigir o factor de potência é instalando uma bateria de condensadores de 500 kVAr. Considerando o novo sistema tarifário aplicado à energia reactiva, vamos ter um ganho de 36167,4 Euro/ano e o período de retorno de investimento é de 0,37 ano (4,5 meses). Esta medida implica também uma redução anual na quantidade de CO2 emitida de 6,5%. A quantificação das perdas térmicas é importante, pois só desta forma se podem definir modos de actuação de forma a aumentar a eficiência energética. Se não existir conhecimento profundo dos processos e metodologias correctas, não podem existir soluções eficientes, logo é importante medir antes de avançar com qualquer medida de gestão.

Dioszegia antarctica sp. nov. and Dioszegia cryoxerica sp. nov., psychrophilic basidiomycetous yeasts from polar desert soils in Antarctica

International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 60

Aquisição por Visão Artificial e Medição Automática de Micro Dureza Vickers

O ensaio de dureza, e mais concretamente o ensaio de micro dureza Vickers, é no universo dos ensaios mecânicos um dos mais utilizados quer seja na indústria, no ensino ou na investigação e desenvolvimento de produto no âmbito das ciências dos materiais. Na grande maioria dos casos, a utilização deste ensaio tem como principal aplicação a caracterização ou controlo da qualidade de fabrico de materiais metálicos. Sendo um ensaio de relativa simplicidade de execução, rapidez e com resultados comparáveis e relacionáveis a outras grandezas físicas das propriedades dos materiais. Contudo, e tratando-se de um método de ensaio cuja intervenção humana é importante, na medição da indentação gerada por penetração mecânica através de um sistema ótico, não deixa de exibir algumas debilidades que daí advêm, como sendo o treino dos técnicos e respetivas acuidades visuais, fenómenos de fadiga visual que afetam os resultados ao longo de um turno de trabalho; ora estes fenómenos afetam a repetibilidade e reprodutibilidade dos resultados obtidos no ensaio. O CINFU possui um micro durómetro Vickers, cuja realização dos ensaios depende de um técnico treinado para a execução do mesmo, apresentando todas as debilidades já mencionadas e que o tornou elegível para o estudo e aplicação de uma solução alternativa. Assim, esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma solução alternativa ao método ótico convencional na medição de micro dureza Vickers. Utilizando programação em LabVIEW da National Instruments, juntamente com as ferramentas de visão computacional (NI Vision), o programa começa por solicitar ao técnico a seleção da câmara para aquisição da imagem digital acoplada ao micro durómetro, seleção do método de ensaio (Força de ensaio); posteriormente o programa efetua o tratamento da imagem (aplicação de filtros para eliminação do ruído de fundo da imagem original), segue-se, por indicação do operador, a zona de interesse (ROI) e por sua vez são identificadas automaticamente os vértices da calote e respetivas distâncias das diagonais geradas concluindo, após aceitação das mesmas, com o respetivo cálculo de micro dureza resultante. Para validação dos resultados foram utilizados blocos-padrão de dureza certificada (CRM), cujos resultados foram satisfatórios, tendo-se obtido um elevado nível de exatidão nas medições efetuadas. Por fim, desenvolveu-se uma folha de cálculo em Excel com a determinação da incerteza associada às medições de micro dureza Vickers. Foram então comparados os resultados nas duas metodologias possíveis, pelo método ótico convencional e pela utilização das ferramentas de visão computacional, tendo-se obtido bons resultados com a solução proposta.

Acciones tróficas de GABA: implicancias en la diferenciación sexual del cerebro. Trophic actions of GABA: Implications for sexual differentiation of the brain.

En el hipotálamo en desarrollo, el ácido gamma-amino butírico (GABA) produce depolarización neuronal, pudiendo incluso disparar potenciales de acción y causar la apertura de canales de calcio dependientes de voltaje. Esto se debe a que la concentración intracelular de Cl- es alta respecto al medio extracelular, por lo que en reposo el potencial de equilibrio de GABA es más positivo que el potencial de membrana. A medida que el desarrollo transcurre, la concentración intracelular de Cl- disminuye y se produce un cambio en la respuesta de depolarizante (etapa excitatoria) a hiperpolarizante (etapa inhibitoria). Se ha demostrado que este cambio ocurre también en neuronas hipotalámicas in vitro. El dimorfismo sexual del cerebro de los vertebrados es consecuencia de la acción del estrógeno aromatizado a partir de andrógenos segregados por el testículo durante el "periodo crítico" del desarrollo cerebral. Evidencias previas de nuestro y otros laboratorios pusieron de manifiesto diferencias en el crecimiento y diferenciación de neuronas que no podían atribuirse a la acción hormonal, ya que ocurren antes que se inicie el brusco aumento de la secreción gonadal, alrededor del día 18 de desarrollo embrionario en la rata (E18). Además de las diferencias morfológicas, encontramos diferencias sexuales en la forma que las neuronas hipotalámicas responden a muscimol, un agonista específico del receptor GABAA. A los 9 días in vitro (9 DIV) la respuesta a muscimol fue hiperpolarizante (etapa inhibitoria) y además fue de mayor amplitud, área y duración en machos respecto a hembras. Esto nos indica que las neuronas provenientes de embriones machos son intrínsecamente diferentes a las de embriones hembra aún antes de la acción organizadora de los esteroides sexuales. En base a estas evidencias nos propusimos continuar nuestros estudios sobre la participación de GABA en la determinación de diferencias sexuales en el cerebro antes de la acción organizadora de los esteroides gonadales. Para ello, en cultivos de neuronas hipotalámicas de E16 separados por sexos, estudiaremos:- la respuesta a muscimol de las neuronas, en la etapa excitatoria (2 DIV) de la acción de GABA.- las composición de subunidades de los receptores GABAA en la etapa excitatoria/inhibitoria de la acción de GABA.- la participación de los receptores GABAA sobre el crecimiento neurítico.- la activación de la vía de las MAP quinasas por muscimol.- la participación de los receptores GABAA sobre el crecimiento axonal inducido por estradiol in vitro.Toda la metodología propuesta es de uso habitual en nuestro laboratorio e involucra herramientas de la electrofisiología y la biología celular-molecular; como patch-clamp, cultivo de neuronas hipotalámicas, Western blot, RT-PCR, entre otras. Esperamos encontrar diferencias sexuales en la amplitud, área y duración de la respuesta de las neuronas hipotalámicas al muscimol a los 2 DIV, y que éstas se deban a una diferente composición de subunidades del receptor GABAA. En cuanto a la participación del receptor GABAA en la neuritogenesis, esperamos encontrar mayor longitud neurítica en neuronas macho como así también una activación sexualmente dimórfica de la vía de las MAP quinasas. Además esperamosque la acción de un antagonista del receptor GABAA interfiera con la axogénesis inducida por estradiol in vitro, característica que muestra diferencia sexual también a favor de los machos, lo que reforzaría nuestra hipótesis. La importancia y originalidad de este proyecto reside en la evaluación de la participación del sistema GABAérgico en la determinación de características que durante el desarrollo, podrían estar involucradas en la determinación de diferencias sexuales permanentes en el cerebro adulto independientemente de la acción de los esteroides sexuales. Hasta la fecha, no ha sido evaluada la influencia de los receptores GABAA en la diferenciación sexual del cerebro antes de la acción organizadora de los esteroides gonadales.

Procesos de plasticidad sináptica en gyrus dentado hipocampal durante la administración crónica y el síndrome de abstinencia a cocaína. Synaptic plasticity in hippocampal dentate gyrus during chronic administration and withdrawal from cocaine.

Los procesos neuronales adaptativos que se observan como consecuencia de la administración crónica de drogas de abuso, son similares a los procesos plásticos que subyacen al aprendizaje y la memoria. Por otra parte, el hipocampo forma parte del circuito neuronal responsable de los cambios conductuales observados como consecuencia de la administración crónica de diferentes drogas de abuso. De acuerdo con esto, resultados previos de nuestro laboratorio demostraron que la plasticidad sináptica en el hipocampo y las claves contextuales relacionadas con la administración de la droga, son relevantes para el incremento de la plasticidad hipocampal por la administración crónica de diazepam. Específicamente en el gyrus dentado hipocampal se han descripto fenómenos plásticos relacionados con la exposición crónica a psicofármacos, tales como facilitación en la transmisión sináptica, disminución de la proliferación celular y el aumento del factor de transcripción ?Fos B. Debido a la correlación existente entre los mecanismos de plasticidad neuronal, los aprendizaje asociativos y formación de memorias y aquellos responsables de la adicción, el objetivo general de este trabajo es caracterizar los cambios inducidos por la exposición repetida de cocaína y durante el periodo de abstinencia, en la excitabilidad neuronal de las células del gyrus dentado hipocampal, los canales iónicos afectados y los posibles mecanismos bioquímicos involucrados en dichos cambios, que podrían explicar las alteraciones conductuales observadas después de dicho tratamiento. Con este propósito, se estudiará: 1) la plasticidad sináptica (potenciación a largo plazo, LTP y depotenciación a largo plazo, LTD) en el gyrus dentado, mediante registros electrofisiológios multiunitarios; 2)la excitabilidad de las células granulares del gyrus dentado y la actividad de los canales iónicos, utilizando la técnica de patch clamp; 3) las alteraciones en la neurotransmisión glutamatergica, midiendo los niveles del neurotransmisor in vivo, utilizando la técnica de microdiálisis; el tráfico de receptores glutamatérgicos, utilizando la técnica de western-blott, 4) la participación del óxido nítrico en los cambios adaptativos observados como consecuencia de la sensibilización a cocaína. Además, mediante la utilización de técnicas comportamentales (avoidance inhibitorio), se estudiarán las posibles alteraciones de conductas que se sabe dependen de la integridad funcional del hipocampo.En relación a los resultados del presente proyecto se espera obtener un incremento en la plasticidad sináptica, en la excitabilidad neuronal de las células granulares del gyrus dentado de la formación hipocámpica, en la liberación extracelular de glutamato in vivo, como así también en el tráfico de receptores glutamatérgicos. Además se espera obtener un aumento de las vías de señalización activadas por la acción de glutamato, como la de óxido nítrico/GMPc, como consecuencia de la administración crónica de cocaína. Con este aumento global de la plasticidad sináptica hipocampal, las conductas dependientes de esta estructura debieran estar facilitadas, demostrando así una participación activa del hipocampo en los procesos de sensibilización y posiblemente en la adicción a psicoestimulantes. La caracterización del impacto del desarrollo de sensibilización a cocaína en la excitabilidad neuronal en el hipocampo, sobre los sistemas de neurotransmisión y las vías de señalización involucradas contribuirían a dilucidar los mecanismos que contribuyen al desarrollo de sensibilización a cocaína, los cuales podrían representar potenciales blancos terapéuticos para el tratamiento de la adicción, considerando principalmente aspectos específicos de la actividad eléctrica neuronal y la plasticidad sináptica asociada con las diferentes fases del ciclo de la adicción.

Inibição da corrente de cálcio tipo L por tramadol e enantiômeros em miócitos cardíacos de ratos

FUNDAMENTO: O tramadol é um analgésico de ação central cujo mecanismo de ação envolve a ativação de um receptor opioide. Anteriormente, mostramos que o tramadol e seus enantiômeros apresentavam um efeito inotrópico negativo sobre o músculo papilar no qual o (+)-enantiômero era mais potente que (-)- e (±)-tramadol. OBJETIVO: No presente trabalho, investigamos os efeitos do tramadol e seus enantiômeros na corrente de cálcio tipo L (I Ca-L). MÉTODOS: Os experimentos foram realizados em miócitos ventriculares isolados de ratos Wistar utilizando a técnica de patch-clamp com configuração de célula inteira. RESULTADOS: O tramadol (200 µM) reduziu a amplitude de pico do I Ca-L em potenciais de 0 a +50 mV. Em 0 mV, a I Ca-L foi reduzida em 33,7 ± 7,2%. (+)- e (-)-tramadol (200 µM) produziram uma inibição semelhante da I Ca-L, na qual a amplitude do pico foi reduzida em 64,4 ± 2,8% e 68,9 ± 5,8%, respectivamente a 0 mV (P > 0,05). O tramadol, (+)- e (-)-tramadol mudaram a inativação de estado estacionário de I Ca-L para potenciais de membrana mais negativos. Além disso, tramadol e (+)-tramadol alteraram significativamente a curva de recuperação dependente de tempo da I Ca-L para a direita e reduziram a recuperação de I Ca-L da inativação. A constante de tempo foi aumentada de 175,6 ± 18,6 a 305,0 ± 32,9 ms (P < 0,01) para o tramadol e de 248,1 ± 28,1 ms para 359,0 ± 23,8 ms (P < 0,05) para o (+)-tramadol. O agonista do receptor µ-opioide (DAMGO) não tem nenhum efeito na I Ca-L. CONCLUSÃO: A inibição da I Ca-L induzida por tramadol e seus enantiômeros não teve relação com a ativação de receptores opioides e poderia explicar, pelo menos em parte, seu efeito inotrópico negativo cardíaco.

Transplantation neural vordifferenzierter embryonaler Stammzellen in Ratten nach experimentellem Schlaganfall

Transplantation, embryonic stem cells, stroke, survival, differentiation, neurons, astrocytes, electrophysiology, Patch Clamp analysis, function

Electrical Properties of Isolated Cardiomyocytes in a Rat Model of Thiamine Deficiency

In modern society, thiamine deficiency (TD) remains an important medical condition linked to altered cardiac function. There have been contradictory reports about the impact of TD on heart physiology, especially in the context of cardiac excitability. In order to address this particular question, we used a TD rat model and patch-clamp technique to investigate the electrical properties of isolated cardiomyocytes from epicardium and endocardium. Neither cell type showed substantial differences on the action potential waveform and transient outward potassium current. Based on our results we can conclude that TD does not induce major electrical remodeling in isolated cardiac myocytes in either endocardium or epicardium cells.

Estudo do mecanismo da hiperglicemia e da hipertensão arterial, produzidas pelo veneno de escorpião, no cão

In the present paper we studied the mechanism of the hyperglycemia and hypertension evoked by the intravenous injection of scorpion venom (Tityus bahiensis) in the dog. We used 34 dogs, of both sex, weighing between 4.3 to 22 kg. These animals were divided in 3 groups and the following experiments were performed: in the first group (8 dogs) the animals were adrenalectomized after the intravenous injection of chlorpromazine; in the second group (16 dogs) the animals were injected with ganglionic blocking drugs (9.295 Ciba and hexamethonium); in the third group (10 dogs) the naimals were injected with dibenamine, and in 3 of them the adrenal glands were removed. The dogs of each group were injected intravenously with aqueous extract of 2 telsons of scorpion/kg; the average weight of each telson was 6,5 mg. The following results were obtained: 1) The hyperglycemia evoked by scorpion venom, in adrenalectomized dogs, was inhibited by chlorpromazine; 2) Ganglionic blocking drugs (9.295 Ciba and hexamthonium) were inefective as far as the hyperglycemic and pressor effects of venom are concerned; 3) In the animals treated with dibenamine, the venom produced a fall in blood pressure, both in the controle and in the adrenalectomized. The present experiments suggest that the scorpion venom has, besides the central action already described by other investigators, an adrenergic action, very similar to the adrenaline. On basis of our experiments we think that the adrenergic action is responsible, in part, by the productrion of hyperglycemia and hypertension.

Disaggregating chaperones: an unfolding story.

Stress, molecular crowding and mutations may jeopardize the native folding of proteins. Misfolded and aggregated proteins not only loose their biological activity, but may also disturb protein homeostasis, damage membranes and induce apoptosis. Here, we review the role of molecular chaperones as a network of cellular defenses against the formation of cytotoxic protein aggregates. Chaperones favour the native folding of proteins either as "holdases", sequestering hydrophobic regions in misfolding polypeptides, and/or as "unfoldases", forcibly unfolding and disentangling misfolded polypeptides from aggregates. Whereas in bacteria, plants and fungi Hsp70/40 acts in concert with the Hsp100 (ClpB) unfoldase, Hsp70/40 is the only known chaperone in the cytoplasm of mammalian cells that can forcibly unfold and neutralize cytotoxic protein conformers. Owing to its particular spatial configuration, the bulky 70 kDa Hsp70 molecule, when distally bound through a very tight molecular clamp onto a 50-fold smaller hydrophobic peptide loop extruding from an aggregate, can locally exert on the misfolded segment an unfolding force of entropic origin, thus destroying the misfolded structures that stabilize aggregates. ADP/ATP exchange triggers Hsp70 dissociation from the ensuing enlarged unfolded peptide loop, which is then allowed to spontaneously refold into a closer-to-native conformation devoid of affinity for the chaperone. Driven by ATP, the cooperative action of Hsp70 and its co-chaperone Hsp40 may thus gradually convert toxic misfolded protein substrates with high affinity for the chaperone, into non-toxic, natively refolded, low-affinity products. Stress- and mutation-induced protein damages in the cell, causing degenerative diseases and aging, may thus be effectively counteracted by a powerful network of molecular chaperones and of chaperone-related proteases.

T-type Ca2+ channels, SK2 channels and SERCAs gate sleep-related oscillations in thalamic dendrites.

T-type Ca2+ channels (T channels) underlie rhythmic burst discharges during neuronal oscillations that are typical during sleep. However, the Ca2+-dependent effectors that are selectively regulated by T currents remain unknown. We found that, in dendrites of nucleus reticularis thalami (nRt), intracellular Ca2+ concentration increases were dominated by Ca2+ influx through T channels and shaped rhythmic bursting via competition between Ca2+-dependent small-conductance (SK)-type K+ channels and Ca2+ uptake pumps. Oscillatory bursting was initiated via selective activation of dendritically located SK2 channels, whereas Ca2+ sequestration by sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPases (SERCAs) and cumulative T channel inactivation dampened oscillations. Sk2-/- (also known as Kcnn2) mice lacked cellular oscillations, showed a greater than threefold reduction in low-frequency rhythms in the electroencephalogram of non-rapid-eye-movement sleep and had disrupted sleep. Thus, the interplay of T channels, SK2 channels and SERCAs in nRt dendrites comprises a specialized Ca2+ signaling triad to regulate oscillatory dynamics related to sleep.