Mikrodomény s koncentrací vápníku - Calcium concentration microdomains

Mikrodomény s koncentrací vápníku (CCM) jsou stránky v buňce cytoplazma s lokalizovanou výškou iont vápníku (Ca2+) koncentrace.[1] Nacházejí se okamžitě kolem intracelulárního otevření vápníkové kanály; když se otevře vápníkový kanál, Ca2+ koncentrace v sousedním CCM se zvyšuje až na několik set mikromolární (μM).[2] Tyto mikrodomény se účastní signalizace vápníku, který má rozmanitou škálu potenciálních výsledků.[3]

Mikrodomény s koncentrací vápníku lze vizualizovat pomocí fluorescenční mikroskopie používáním ekvorin jako reportérový protein.[4]

Proces iontového kanálu

Činnosti Na-K-ATPáza enzym souvisí s tvorbou mikrodomén signalizujících vápník.[5] Na-K-ATPáza je protein, který pumpuje Na+ a K.+ přes buněčnou membránu. Na-K-ATPáza pomáhá udržovat tělo v rovnováze pohybem těchto iontů plazmatickou membránou. Tato iontová pumpa pomáhá resetovat pohyb iontů během akční potenciál zasláním K.+ do buňky a odeslání Na+ z buňky. Jelikož se staví proti normálnímu toku iontů během akčního potenciálu, energie ve formě ATP (adenosintrifosfát ) se používá. Vápník je také regulován pomocí této Na-K-ATPázy kvůli interakcím enzymu s bílkovinnými a neproteinovými molekulami. Hlavní interakcí, která udržuje regulovaný vápník, je vazba Na-K-ATPázy na inositol 1,4,5-trisfosfát (IP3 ). IP3 je a sekundární posel který pomáhá posílat neuronové signály tělem. Neuronální buňky mají v doméně mikrodomény signalizující vápník cytoplazma hned vedle pre- a postsynaptických kalciových kanálů v nervových buňkách. Obrázek 1 je příkladem toho, jak Na-K-ATPáza tvoří mikrodoménu signalizující vápník.

The astrocyty které jsou hvězdicovými gliovými buňkami v centrálním nervovém systému, jsou hlavními buňkami s těmito doménami signalizujícími vápník. Ve skutečnosti, přísná matematická analýza v astrocyty ukázal, že lokalizovaný přítok Ca2+ zůstává lokalizován navzdory difúzi cytosolického Ca2+ a potenciální ukládání v endoplazmatickém retikulu.[6]

Na+/ Ca2+ výměník (NCX ) se také podílí na regulaci množství vápníku v buňkách. NCX přepíná intra- a extracelulární množství Na+ a Ca2+. NCX spolupracuje s Na-K-ATPázou na tvorbě mikrodomén koncentrace vápníku v určitých buňkách, jako jsou astrocyty diskutované výše. Specifické formy Na-K-ATPázy, izoformy α2 nebo α3, ve skutečnosti interagují s NCX při tvorbě mikrodomén vápníku v astrocytech.

Neurologické interakce

Astrocyty

Svalové interakce

Svalové buňky

Poznámky pod čarou

[7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21]

Reference

  1. ^ Serulle, Y .; Sugimori, M .; Llinas, R. R. (30. ledna 2007). "Zobrazování synaptosomálních koncentrací vápníku mikrodomény a fúze vezikul pomocí fluorescenční mikroskopie s úplným vnitřním odrazem". Sborník Národní akademie věd. 104 (5): 1697–1702. doi:10.1073 / pnas.0610741104. PMC  1785242. PMID  17242349.
  2. ^ Llinas, R; Sugimori, M; Silver, R. (1. května 1992). "Mikrodomény s vysokou koncentrací vápníku v presynaptickém terminálu". Věda. 256 (5057): 677–679. doi:10.1126 / science.1350109. PMID  1350109.
  3. ^ Demuro, A; Parker, I (listopad – prosinec 2006). „Zobrazování jednokanálových mikrodomén vápníku“. Buněčný vápník. 40 (5–6): 413–22. doi:10.1016 / j.ceca.2006.08.006. PMC  1694561. PMID  17067668.
  4. ^ Montero M, Brini M, Marsault R, Alvarez J, Sitia R, Pozzan T, Rizzuto R (1995). "Sledování dynamických změn ve volném Ca2+ koncentrace v endoplazmatickém retikulu intaktních buněk ". EMBO J.. 14 (22): 5467–75. doi:10.1002 / j.1460-2075.1995.tb00233.x. PMC  394660. PMID  8521803.
  5. ^ Tian, ​​J .; Xie, Z. J. (srpen 2007). „Na-K-ATPáza a mikrodomény signalizující vápník“. Fyziologie. 23 (4): 205–211. doi:10.1152 / physiol.00008.2008. PMC  5375021. PMID  18697994.
  6. ^ Lopez-Caamal, F .; Oyarzun, D.A .; Middleton, R.H .; Garcia, M.R. (květen 2014). „Prostorová kvantifikace akumulace cytosolického Ca2 + v neproduktivních buňkách: analytická studie“. Transakce IEEE / ACM na výpočetní biologii a bioinformatiku. 11 (3): 592–603. doi:10.1109 / TCBB.2014.2316010. PMID  26356026.
  7. ^ Axelrod, D. (2008). Fluorescenční mikroskopie s vnitřní reflexí. In J. J. Correia & H. W. Detrich (Eds.), Biophysical Tools for Biologists, Vol 2: In Vivo Techniques (Vol. 89, str. 169-221).
  8. ^ Bunik, V .; Kaehne, T .; Degtyarev, D .; Shcherbakova, T .; Reiser, G. (2008). „Nový izoenzym 2-oxoglutarátdehydrogenázy je identifikován v mozku, ale ne v srdci“. FEBS Journal. 275 (20): 4990–5006. doi:10.1111 / j.1742-4658.2008.06632.x.
  9. ^ Castillo, K .; Bacigalupo, J .; Restrepo, D. (2008). „Vápníkové mikrodomény v chemosenzorické řasinkách neuronů čichových receptorů“. Chemické smysly. 33 (8): S61 – S61. doi:10.1093 / chemse / bjn065.
  10. ^ Clark, A. J. (2008). „Pozorování mikrodomén vápníku na uropodu živých morfologicky polarizovaných lidských neutrofilů pomocí fluorescenční mikroskopie na bázi bleskové lampy“. Cytometrie část A. 73A (7): 673–678. doi:10,1002 / cyto.a.20580. PMC  3180874. PMID  18496849.
  11. ^ Francis, A. A .; Mehta, B .; Zenisek, D. (2011). "Vývoj nových peptidových nástrojů pro studium funkce synaptické pásky". Journal of Neurophysiology. 106 (2): 1028–1037. doi:10.1152 / jn.00255.2011. PMC  3154815. PMID  21653726.
  12. ^ Higgins, E. R. R. (2007). „Modelování kalciových mikrodomén pomocí homogenizace“. Journal of Theoretical Biology. 247 (4): 623–644. doi:10.1016 / j.jtbi.2007.03.019. PMC  1991275. PMID  17499276.
  13. ^ Ibarretxe, G .; Perrais, D .; Jaskolski, F .; Vimeney, A .; Mulle, C. (2007). „Rychlá regulace pohyblivosti kužele axonálního růstu elektrickou aktivitou“. Journal of Neuroscience. 27 (29): 7684–7695. doi:10.1523 / jneurosci.1070-07.2007.
  14. ^ Lisman, J. E.; Raghavachari, S .; Tsien, R. W. (2007). "Sled událostí, které jsou základem kvantového přenosu na centrálních glutamatergických synapsích". Recenze přírody Neurovědy. 8 (8): 597–609. doi:10.1038 / nrn2191.
  15. ^ Marchaland, J .; Cali, C .; Voglmaier, S. M .; Li, H .; Regazzi, R .; Edwards, R. H .; Bezzi, P. (2009). „MIKRODOMÉNY VÁPNĚ KONTROLUJÍ EXO-ENDOCYTÓZU SYNAPTICKY PODOBNÝCH MIKROVESIKŮ V ASTROCYTECH“. Glia. 57 (13): S45 – S45. doi:10,1002 / glia.20915. PMC  7165548.
  16. ^ Petibois, C .; Desbat, B. (2010). „Klinická aplikace zobrazování FTIR: nové důvody pro naději“. Trendy v biotechnologii. 28 (10): 495–500. doi:10.1016 / j.tibtech.2010.07.003.
  17. ^ Ravier, M. A .; Cheng-Xue, R .; Palmer, A.E .; Henquin, J. C .; Gilon, P. (2010). „Měření subplasmalemmal Ca (2+) v myších pankreatických beta buňkách podporuje existenci zesilujícího účinku glukózy na sekreci inzulínu“. Diabetologie. 53 (9): 1947–1957. doi:10.1007 / s00125-010-1775-z. PMC  3297670. PMID  20461354.
  18. ^ Ravier, M. A .; Tsuboi, T .; Rutter, G. A. (2008). „Zobrazování cíle signalizace Ca (2+): Exocytóza hustého jádra granulí pozorovaná fluorescenční mikroskopií s úplným vnitřním odrazem“. Metody. 46 (3): 233–238. doi:10.1016 / j.ymeth.2008.09.016. PMC  2597054. PMID  18854212.
  19. ^ Shigetomi, E .; Kracun, S .; Khakh, B. S. (2010). „Monitorování mikrodomén vápníku astrocytů se zlepšenými reportéry GCaMP zaměřenými na membránu“. Biologie Neuron Glia. 6 (3): 183–191. doi:10.1017 / s1740925x10000219. PMC  3136572. PMID  21205365.
  20. ^ Thomsen, L. B. T. L. B .; Jorntell, H .; Midtgaard, J. (2010). "Presynaptická signalizace vápníku v mozečkových mechových vláknech". Hranice v neurálních obvodech. 4: 1. doi:10.3389 / neuro.04.001.2010. PMC  2821199. PMID  20162034.
  21. ^ Zhang, C. F .; Liu, F. C .; Liu, X. B .; Chen, D. J. (2010). „Ochranný účinek N-acetylcysteinu proti neurotoxicitě indukované BDE-209 v hipokampálních neuronech primárně pěstovaných neonatálních potkanů ​​in vitro“. International Journal of Developmental Neuroscience. 28 (6): 521–528. doi:10.1016 / j.ijdevneu.2010.05.003.