604 resultados para transmitter
Resumo:
Presynaptic Ca2+ channels are crucial elements in neuronal excitation-secretion coupling. In addition to mediating Ca2+ entry to initiate transmitter release, they are thought to interact directly with proteins of the synaptic vesicle docking/fusion machinery. Here we report isoform-specific, stoichiometric interaction of the BI and rbA isoforms of the alpha1A subunit of P/Q-type Ca2+ channels with the presynaptic membrane proteins syntaxin and SNAP-25 in vitro and in rat brain membranes. The BI isoform binds to both proteins, while only interaction with SNAP-25 can be detected in vitro for the rbA isoform. The synaptic protein interaction ("synprint") site involves two adjacent segments of the intracellular loop connecting domains II and III between amino acid residues 722 and 1036 of the BI sequence. This interaction is competitively blocked by the corresponding region of the N-type Ca2+ channel, indicating that these two channels bind to overlapping regions of syntaxin and SNAP-25. Our results provide a molecular basis for a physical link between Ca2+ influx into nerve terminals and subsequent exocytosis of neurotransmitters at synapses that have presynaptic Ca2+ channels containing alpha1A subunits.
Resumo:
We recorded miniature endplate currents (mEPCs) using simultaneous voltage clamp and extracellular methods, allowing correction for time course measurement errors. We obtained a 20-80% rise time (tr) of approximately 80 micros at 22 degrees C, shorter than any previously reported values, and tr variability (SD) with an upper limit of 25-30 micros. Extracellular electrode pressure can increase tr and its variability by 2- to 3-fold. Using Monte Carlo simulations, we modeled passive acetylcholine diffusion through a vesicle fusion pore expanding radially at 25 nm x ms(-1) (rapid, from endplate omega figure appearance) or 0.275 nm x ms(-1) (slow, from mast cell exocytosis). Simulated mEPCs obtained with rapid expansion reproduced tr and the overall shape of our experimental mEPCs, and were similar to simulated mEPCs obtained with instant acetylcholine release. We conclude that passive transmitter diffusion, coupled with rapid expansion of the fusion pore, is sufficient to explain the time course of experimentally measured synaptic currents with trs of less than 100 micros.
Resumo:
Extracellular ATP exerts pronounced biological actions in virtually every organ or tissue that has been studied. In the central and peripheral nervous system, ATP acts as a fast excitatory transmitter in certain synaptic pathways [Evans, R.J., Derkach, V. & Surprenant, A. (1992) Nature (London) 357, 503-505; Edwards, F.A., Gigg, A.J. & Colquhoun, D. (1992) Nature (London) 359, 144-147]. Here, we report the cloning and characterization of complementary DNA from rat brain, encoding an additional member (P2X4) of the emerging multigenic family of ligand-gated ATP channels, the P2X receptors. Expression in Xenopus oocytes gives an ATP-activated cation-selective channel that is highly permeable to Ca2+ and whose sensitivity is modulated by extracellular Zn2+. Surprisingly, the current elicited by ATP is almost insensitive to the common P2X antagonist suramin. In situ hybridization reveals the expression of P2X4 mRNA in central nervous system neurons. Northern blot and reverse transcription-PCR (RT-PCR) analysis demonstrate a wide distribution of P2X4 transcripts in various tissues, including blood vessels and leukocytes. This suggests that the P2X4 receptor might mediate not only ATP-dependent synaptic transmission in the central nervous system but also a wide repertoire of biological responses in diverse tissues.
Resumo:
According to the classical calcium hypothesis of synaptic transmission, the release of neurotransmitter from presynaptic terminals occurs through an exocytotic process triggered by depolarization-induced presynaptic calcium influx. However, evidence has been accumulating in the last two decades indicating that, in many preparations, synaptic transmitter release can persist or even increase when calcium is omitted from the perfusing saline, leading to the notion of a "calcium-independent release" mechanism. Our study shows that the enhancement of synaptic transmission between photoreceptors and horizontal cells of the vertebrate retina induced by low-calcium media is caused by an increase of calcium influx into presynaptic terminals. This paradoxical effect is accounted for by modifications of surface potential on the photoreceptor membrane. Since lowering extracellular calcium concentration may likewise enhance calcium influx into other nerve cells, other experimental observations of "calcium-independent" release may be reaccommodated within the framework of the classical calcium hypothesis without invoking unconventional processes.
Resumo:
Recent studies have elucidated how the absorption of a photon in a rod or cone cell leads to the generation of the amplified neural signal that is transmitted to higher-order visual neurons. Photoexcited visual pigment activates the GTP-binding protein transducin, which in turn stimulates cGMP phosphodiesterase. This enzyme hydrolyzes cGMP, allowing cGMP-gated cationic channels in the surface membrane to close, hyperpolarize the cell, and modulate transmitter release at the synaptic terminal. The kinetics of reactions in the cGMP cascade limit the temporal resolution of the visual system as a whole, while statistical fluctuations in the reactions limit the reliability of detection of dim light. Much interest now focuses on the processes that terminate the light response and dynamically regulate amplification in the cascade, causing the single photon response to be reproducible and allowing the cell to adapt in background light. A light-induced fall in the internal free Ca2+ concentration coordinates negative feedback control of amplification. The fall in Ca2+ stimulates resynthesis of cGMP, antagonizes rhodopsin's catalytic activity, and increases the affinity of the light-regulated cationic channel for cGMP. We are using physiological methods to study the molecular mechanisms that terminate the flash response and mediate adaptation. One approach is to observe transduction in truncated, dialyzed photoreceptor cells whose internal Ca2+ and nucleotide concentrations are under experimental control and to which exogenous proteins can be added. Another approach is to observe transduction in transgenic mouse rods in which specific proteins within the cascade are altered or deleted.
Resumo:
Synaptotagmin (Syt) is an inositol high-polyphosphate series [IHPS inositol 1,3,4,5-tetrakisphosphate (IP4), inositol 1,3,4,5,6-pentakisphosphate, and inositol 1,2,3,4,5,6-hexakisphosphate] binding synaptic vesicle protein. A polyclonal antibody against the C2B domain (anti-Syt-C2B), an IHPS binding site, was produced. The specificity of this antibody to the C2B domain was determined by comparing its ability to inhibit IP4 binding to the C2B domain with that to inhibit the Ca2+/phospholipid binding to the C2A domain. Injection of the anti-Syt-C2B IgG into the squid giant presynapse did not block synaptic release. Coinjection of IP4 and anti-Syt-C2B IgG failed to block transmitter release, while IP4 itself was a powerful synpatic release blocker. Repetitive stimulation to presynaptic fiber injected with anti-Syt-C2B IgG demonstrated a rapid decline of the postsynaptic response amplitude probably due to its block of synaptic vesicle recycling. Electron microscopy of the anti-Syt-C2B-injected presynapse showed a 90% reduction of the numbers of synaptic vesicles. These results, taken together, indicate that the Syt molecule is central, in synaptic vesicle fusion by Ca2+ and its regulation by IHPS, as well as in the recycling of synaptic vesicles.
Resumo:
Frequenin was originally identified in Drosophila melanogaster as a Ca(2+)-binding protein facilitating transmitter release at the neuromuscular junction. We have cloned the Xenopus frequenin (Xfreq) by PCR using degenerate primers combined with low-stringency hybridization. The deduced protein has 70% identity with Drosophila frequenin and about 38-58% identity with other Ca(2+)-binding proteins. The most prominent features are the four EF-hands, Ca(2+)-binding motifs. Xfreq mRNA is abundant in the brain and virtually nondetectable from adult muscle. Western blot analysis indicated that Xfreq is highly concentrated in the adult brain and is absent from nonneural tissues such as heart and kidney. During development, the expression of the protein correlated well with the maturation of neuromuscular synapses. To determine the function of Xfreq at the developing neuromuscular junction, the recombinant protein was introduced into Xenopus embryonic spinal neurons by early blastomere injection. Synapses made by spinal neurons containing exogenous Xfreq exhibited a much higher synaptic efficacy. These results provide direct evidence that frequenin enhances transmitter release at the vertebrate neuromuscular synapse and suggest its potential role in synaptic development and plasticity.
Resumo:
Amperometry has been used for real-time electrochemical detection of the quantal release of catecholamines and indolamines from secretory granules in chromaffin and mast cells. Using improved-sensitivity carbon fiber electrodes, we now report the detection of quantal catecholamine release at the surface of somas of neonatal superior cervical ganglion neurons that are studded with axon varicosities containing synaptic vesicles. Local application of a bath solution containing high K+ or black widow spider venom, each of which greatly enhances spontaneous quantal release of transmitter at synapses, evoked barrages of small-amplitude (2-20 pA), short-duration (0.5-2 ms) amperometric quantal "spikes". The median spike charge was calculated as 11.3 fC. This figure corresponds to 3.5 x 10(4) catecholamine molecules per quantum of release, or approximately 1% that evoked by the discharge of the contents of a chromaffin granule.
Resumo:
The effect of the two metal-ion chelators EDTA and citrate on the action of N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors was investigated by use of cultured mouse cerebellar granule neurons and Xenopus oocytes, respectively, to monitor either NMDA-evoked transmitter release or membrane currents. Transmitter release from the glutamatergic neurons was determined by superfusion of the cells after preloading with the glutamate analogue D-[3H]aspartate. The oocytes were injected with mRNA isolated from mouse cerebellum and, after incubation to allow translation to occur, currents mediated by NMDA were recorded electrophysiologically by voltage clamp at a holding potential of -80 mV. It was found that citrate as well as EDTA could attenuate the inhibitory action of Zn2+ on NMDA receptor-mediated transmitter release from the neurons and membrane currents in the oocytes. These effects were specifically related to the NMDA receptor, since the NMDA receptor antagonist MK-801 abolished the action and no effects of Zn2+ and its chelators were observed when kainate was used to selectively activate non-NMDA receptors. Since it was additionally demonstrated that citrate (and EDTA) preferentially chelated Zn2+ rather than Ca2+, the present findings strongly suggest that endogenous citrate released specifically from astrocytes into the extracellular space in the brain may function as a modulator of NMDA receptor activity. This is yet another example of astrocytic influence on neuronal activity.
Efeito da estimulação purinérgica sobre a produção de melatonina em macrófagos da linhagem RAW 264.7
Resumo:
A melatonina é um hormônio produzido de forma rítmica e no período de escuro pela glândula pineal bem como de forma não rítmica por diversos tecidos e células imunocompetentes. É sintetizada pela acetilação e metilação da serotonina pela ação das enzimas arilalquilamina N-acetiltransferase (AA-NAT) e acetilserotonina -O-metiltransferase (ASMT) que levam à formação de N-acetilserotonina (NAS) e melatonina (MEL), respectivamente. Nos últimos anos temos demonstrado que síntese de melatonina pela pineal pode ser negativamente modulada por mediadores inflamatórios e pelo ATP que atua como co-transmissor juntamente com a noradrenalina liberada no terminal nervoso simpático que a inerva. Perifericamente, contudo, estes mediadores inflamatórios apresentam um efeito contrário induzindo a produção de melatonina em células imunocompetentes. Estas observações levaram à criação da hipótese de um eixo imune-pineal. Esse trabalho teve como objetivo verificar o efeito do ATP sobre produção de melatonina em macrófagos da linhagem RAW 264.7 Os dados desse trabalho mostram que o ATP é capaz de induzir de maneira dose dependente a produção de melatonina em macrófagos através da modulação das enzimas AA-NAT e ASMT. Foi demostrado também que esse efeito é mediado pelo receptor P2X7 e que a melatonina produzida age autocrina e paracrinamente aumentando a fagocitose de particulas de zimosan. Com isso, podemos concluir que o ATP é um ativador endógeno do eixo imune-pineal
Resumo:
Ensaios de distribuição de água de aspersores são convencionalmente realizados manualmente, requerendo tempo e mão de obra treinada. A automação desses ensaios proporciona redução da demanda por esses recursos e apresenta potencial para minimizar falhas e/ou desvios de procedimento. Atualmente, laboratórios de ensaio e calibração acreditados junto a organismos legais devem apresentar em seus relatórios a incerteza de medição de seus instrumentos e sistemas de medição. Além disso, normas de ensaio e calibração apresentam especificação de incerteza aceitável, como a norma de ensaios de distribuição de água por aspersores, ISO 15886-3 (2012), a qual exige uma incerteza expandida de até 3% em 80% dos coletores. Os objetivos deste trabalho foram desenvolver um sistema automatizado para os ensaios de aspersores em laboratório e realizar a análise de incerteza de medição, para sua quantificação nos resultados de ensaio e para dar suporte ao dimensionamento dos tubos de coleta. O sistema automático foi constituído por um subsistema de gerenciamento, por meio de um aplicativo supervisório, um de pressurização e um de coleta, por meio de módulos eletrônicos microprocessados desenvolvidos. De acordo com instruções do sistema de gerenciamento o sistema de pressurização ajustava a pressão no aspersor por meio do controle da rotação da motobomba, e o sistema de coleta realizava a medição da intensidade de precipitação de água ao longo do raio de alcance do aspersor. A água captada por cada coletor drenava para um tubo de coleta, que estava conectado a uma das válvulas solenoides de um conjunto, onde havia um transmissor de pressão. Cada válvula era acionada individualmente numa sequência para a medição do nível de água em cada tubo de coleta, por meio do transmissor. Por meio das análises realizadas, as menores incertezas foram obtidas para os menores diâmetros de tubo de coleta, sendo que se deve utilizar o menor diâmetro possível. Quanto ao tempo de coleta, houve redução da incerteza de medição ao se aumentar a duração, devendo haver um tempo mínimo para se atingir a incerteza-alvo. Apesar de cada intensidade requer um tempo mínimo para garantir a incerteza, a diferença mínima de nível a ser medida foi a mesma. Portanto, para os ensaios visando atender a incerteza, realizou-se o monitoramento da diferença de nível nos tubos, ou diferença de nível, facilitando a realização do ensaio. Outra condição de ensaio considerou um tempo de coleta para 30 voltas do aspersor, também exigido pela norma ISO 15886-3 (2012). A terceira condição considerou 1 h de coleta, como tradicionalmente realizado. As curvas de distribuição de água obtidas por meio do sistema desenvolvido foram semelhantes às obtidas em ensaios convencionais, para as três situações avaliadas. Para tempos de coleta de 1 h ou 30 voltas do aspersor o sistema automático requereu menos tempo total de ensaio que o ensaio convencional. Entretanto, o sistema desenvolvido demandou mais tempo para atingir a incerteza-alvo, o que é uma limitação, mesmo sendo automatizado. De qualquer forma, o sistema necessitava apenas que um técnico informasse os parâmetros de ensaio e o acionasse, possibilitando que o mesmo alocasse seu tempo em outras atividades.
Resumo:
Localizar objetos ou pessoas no interior de um edifício é de grande interesse. Contudo, diferentemente do que ocorre no exterior de edificações, não há metodologia consagrada para a determinação da posição desses entes nos edifícios. Para o posicionamento em locais abertos existem tecnologias consolidadas, como GNSS (Global Navigation Satellite System), a dificuldade em fazê-lo em interiores é maior. Nesses casos, o GNSS não pode ser utilizado, pois os sinais de rádio dos satélites não conseguem penetrar através das estruturas, enquanto que outras tecnologias são apenas incipientes nesse quesito. Abordagens habituais para a resolução dessa demanda têm se baseado na utilização de propagadores das ondas de rádio do GNSS, no uso da potência de sinais de redes sem fio ou, ainda, no emprego de transmissores infravermelhos. No entanto, uma técnica diferente pode ser empreendida para essa finalidade. Usando-se a assinatura das potências de rádio das redes sem fio nas imediações e no interior da edificação, é possível criar um mapa com base nesses sinais, permitindo a determinação da posição de um objeto. No presente trabalho foram desenvolvidos um sistema para geração do mapa de sinais, com critério de parada e um método de cálculo de posicionamento. Procedeu-se, também, à análise de quatro critérios para o cálculo final da posição do objeto, baseados no uso da distância euclidiana com os conjuntos de roteadores disponíveis. Concluiu-se que, quando o mapa de sinais é pequeno, o posicionamento fracassou. Entretanto, quando a quantidade de sinais geradores do mapa aumenta, os resultados apresentaram melhora significativa, com resultados próximos a 100% de assertividade. Desse modo foi possível determinar uma estimativa boa para o número mínimo de roteadores presentes na base e estabelecer um critério de parada para a fase de criação do mapa de sinais.