Concetti Chiave
- Le vescicole nel terminale presinaptico sono suddivise in tre pool: riserva, riciclo e RRP, con l'80/85% di esse appartenenti al pool di riserva.
- I neurotrasmettitori vengono sintetizzati nel terminale presinaptico da enzimi provenienti dal soma e caricati all'interno delle vescicole tramite pompe e trasportatori attivi.
- Il rilascio del neurotrasmettitore avviene in zone attive specifiche della membrana plasmatica, con l'indirizzamento delle vescicole mediato dalla proteina Rab3.
- La fusione della vescicola con la membrana è innescata dal legame del calcio alla sinaptotagmina, che provoca una modifica conformazionale necessaria per il rilascio.
- La trasmissione del segnale avviene in due fasi: una conversione elettrochimica dal potenziale d'azione a un aumento di calcio, seguita da una conversione chimico-chimica che porta al rilascio di neurotrasmettitori.
Indice
Struttura e funzione delle vescicole
Nel terminale presinaptico sono presenti delle vescicole. Sono distinte in tre pool di riserva.Il pool di riserva costituisce circa l’ 80/85% delle vescicole che si trovano nel terminale presinaptico. Le vescicole sono legate al citoscheletro (actina). Sono legate attraverso una proteina che si chiama sinapsina. Come fa la vescicola a staccarsi dai filamenti di actina? Devo fosforilare la sinapsina.
Esistono pool di riciclo circa 10 % e solo una piccolissima percentuale (1/2%) sono in prossimità della membrana chiamate RRP (ready releasable pool.
Sintesi e caricamento dei neurotrasmettitori
La vescicole contiene una sostanza che prende il nome di neurotrasmettitori o neuropeptide dipende dal tipo di sostanza che contiene. Come e dove viene formato il neurotrasmettitore? viene sintetizzato a livello del terminale presinaptico ad opera di enzimi, enzimi prodotti a livello del soma. (ad es ChAT dai precursori crea l’acetilcolina).
Il neurotrasmettitore deve essere inserito all'interno delle vescicole. Come fa a caricarsi di neurotrasmettitori? Abbiamo due elementi:
1) Pompa atpasica protonica, accumulo H+ all'interno della vescicola
2) Abbiamo un trasportatore attivo secondario antiporto.Sfrutta l’energia potenziale insita nei gradienti di concentrazione H+ che sono tanto concentrati all’interno. Lo ione trainante è H+ e serve per trainare contro gradiente la molecole neurotrasmettitore che si accumula all'interno della cellula.
Rilascio del neurotrasmettitore
Lo scopo finale è quello di riversare il neurotrasmettitore all'interno della fessura sinaptica.
Questo evento può avvenire solo in posizioni specifiche della membrana plasmatica che prendono il nome di zone attive. (ZA nelle sintesi del sistema nervoso centrale sono pochissime, mentre nella sinapsi neuromuscolari vanno dai 200 ai 300).
L'indirizzamento avviene tramite il legame con un proteina Rab3 che ha funzione gtpasica lega il GTP e non fa niente altro che indirizzare la vescicole nella zona attiva.
Sulla membrana delle vescicole esistono tantissime proteine(sinapsina proteina vescicolare),la vescicola con le proteine e le proteine che sono presenti sul sito attivo. Ci sono certe proteine che permettono l'ancoraggio (docking).
La vescicola deve essere competente per rilasciare il neurotrasmettitore e per fare questo esistono tre proteine: 2 di membrana e 1 sulla membrana vescicolare che formano complesso SNARE. Queste tre proteine hanno una porzione ad alfa elica che si avvolgono tra di loro.
Rilascio il neurotrasmettitore? no perché è all’interno della vescicola e la vescicola è separata dalla membrana plasmatica. Qual è il trigger? sarà il potenziale d'azione che determinerà l'inizio del rilascio del neurotrasmettitore.
Qual è il ruolo del calcio nel rilascio?
Il potenziale d'azione andrà a depolarizzare il terminale presinaptico. Come fa una depolarizzazione a determinare il rilascio del neurotrasmettitore? Sulla membrana presinaptica ci sono dei canali al calcio voltaggio dipendenti (HVA, ad alto voltaggio) Depolarizzo la membrana e il canale si apre. Se il canale si apre, il calcio entra all'interno della cellula perché la concentrazione di calcio all'interno è di 10-4 mM all'esterno e 2/3 mM. Il potenziale del calcio +121. Un potenziale a (-30) -30-(+121)=-151 corrente negativa, il calcio entra nella cellula. Se aumento la concentrazione calcio intracellulare. Esiste una proteina chiamata sinaptotagmina, proteina che lega il calcio, contiene 5 siti che si legano al calcio 3 ad alta affinità e 2 a bassa affinità (bassa affinità per legarsi devo aumentare la concentrazione di calcio). Il legame tra calcio e sinaptotagmina determina una modificazione conformazionale tale per cui avvia fusione della vescicola. Questa fusione determina un poro e di conseguenza per diffusione il neurotrasmettitore si riversa nella fessura sinaptica.
L’evento elettrico che percorre assone, depolarizza, e si ha prima conversione, è la conversione elettrochimica.(prima conversione del segnale da potenziale d’azione a concentrazione di calcio che aumenta).
Seconda conversione e di tipo chimico-chimico, la concentrazione di calcio determina il rilascio di neurotrasmettitori.Un segnale per fungere da informatore deve essere generato ma anche ricevuto.
Domande da interrogazione
- Qual è la composizione delle vescicole nel terminale presinaptico?
- Come vengono sintetizzati i neurotrasmettitori?
- Qual è il ruolo della pompa atpasica protonica nel caricamento dei neurotrasmettitori?
- Come avviene il rilascio del neurotrasmettitore?
- Qual è il ruolo del calcio nel processo di rilascio del neurotrasmettitore?
Le vescicole nel terminale presinaptico sono distinte in tre pool di riserva, con il pool di riserva che costituisce circa l'80/85% delle vescicole totali, mentre solo una piccolissima percentuale (1/2%) è in prossimità della membrana, chiamata RRP (ready releasable pool).
I neurotrasmettitori vengono sintetizzati a livello del terminale presinaptico da enzimi prodotti a livello del soma, come ad esempio la ChAT, che crea l'acetilcolina dai precursori.
La pompa atpasica protonica accumula ioni H+ all'interno della vescicola, creando un gradiente di concentrazione che permette a un trasportatore attivo secondario di caricare i neurotrasmettitori contro gradiente.
Il rilascio del neurotrasmettitore avviene in posizioni specifiche della membrana plasmatica, chiamate zone attive, dove le vescicole, dirette dalla proteina Rab3, si fondono con la membrana per rilasciare il neurotrasmettitore nella fessura sinaptica.
Il calcio entra nella cellula attraverso canali voltaggio-dipendenti dopo la depolarizzazione del terminale presinaptico. La sinaptotagmina lega il calcio e, attraverso una modifica conformazionale, avvia la fusione della vescicola, permettendo il rilascio del neurotrasmettitore.
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