Concetti Chiave
- Le vescicole nel terminale presinaptico sono suddivise in pool di riserva, riciclo e RRP, con il pool di riserva che rappresenta l'80-85% delle vescicole, legato al citoscheletro tramite sinapsina.
- I neurotrasmettitori nelle vescicole vengono sintetizzati nel terminale presinaptico da enzimi prodotti nel soma e caricati tramite una pompa atpasica protonica e un trasportatore attivo secondario antiporto.
- L'indirizzamento delle vescicole verso le zone attive della membrana plasmatica avviene grazie alla proteina Rab3, fondamentale per il targeting delle vescicole.
- Il complesso SNARE, formato da tre proteine, è essenziale per l'ancoraggio delle vescicole, preparandole per il rilascio del neurotrasmettitore.
- Il rilascio del neurotrasmettitore è innescato dal potenziale d'azione che depolarizza il terminale presinaptico, aprendo i canali al calcio voltaggio-dipendenti, con conseguente aumento del calcio intracellulare e fusione delle vescicole grazie alla sinaptotagmina.
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.
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 il ruolo delle vescicole nel terminale presinaptico?
- Come avviene l'indirizzamento delle vescicole verso le zone attive?
- Quali proteine sono coinvolte nell'ancoraggio delle vescicole?
- Come il potenziale d'azione influenza il rilascio di neurotrasmettitori?
- Quali sono le conversioni del segnale durante il rilascio di neurotrasmettitori?
Le vescicole nel terminale presinaptico contengono neurotrasmettitori e sono suddivise in tre pool: di riserva, di riciclo e RRP. Sono legate al citoscheletro tramite la sinapsina e rilasciano neurotrasmettitori nella fessura sinaptica.
L'indirizzamento avviene tramite la proteina Rab3, che lega il GTP e guida le vescicole verso le zone attive della membrana plasmatica, dove avviene il rilascio dei neurotrasmettitori.
L'ancoraggio delle vescicole è mediato da un complesso di tre proteine SNARE, due di membrana e una vescicolare, che formano un complesso ad alfa elica per preparare il rilascio del neurotrasmettitore.
Il potenziale d'azione depolarizza il terminale presinaptico, aprendo i canali al calcio voltaggio-dipendenti. L'ingresso di calcio lega la sinaptotagmina, avviando la fusione della vescicola con la membrana e il rilascio del neurotrasmettitore.
La prima conversione è elettrochimica, da potenziale d'azione a concentrazione di calcio. La seconda è chimico-chimica, dove l'aumento di calcio determina il rilascio di neurotrasmettitori nella fessura sinaptica.
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