Transporte Axonal e Exocitose

Question 1

Características gerais dos neurotransmissores:

Answer 1

• sintetizado no neurónio pré-sináptico
• acumula-se nas terminações nervosas nas vesículas sinápticas
• é libertado por exocitose das terminações nervosas
• existem recetores para os neurotransmissores na região pós-sináptica
• os efeitos de um neurotransmissor são bloqueados por antogonistas competitivos dependendo da dose
• há mecanismos específicos que permite que o efeito do neurotransmissor pare

Question 2

Classe de neurotransmissores:

Answer 2

• Tipo I: aminoácidos (glutamato; aspartato; GABA; glicina)
• Tipo II: aminas e purinas (acetilcolinas, dopamina, noradrenalina, serotonina, adrenalina. histamina, adenosina, ATP)

Question 3

Diferenças dos neuropéptidos em relação ao neurotransmissores clássicos?

Answer 3

1. Presentes em concentrações muito mais baixas. Contudo, são ativos nessas baixas concentrações.
2. Biossíntese no corpo celular
3. Libertados em resposta a diferentes estímulos e intensidades
4. A sua remoção da fenda ocorre por inativação enzimática
5. Co-libertação com outro neurotransmissor ou neuropéptido - não existem sinpases só de um neuropéptido
6. Não têm ciclo de vida
7. Característicos do Sistema Nervoso Periférico

Question 4

Porque é que há tantos neuropéptidos e relativamente poucos neurotransmissores?

Answer 4

Porque através de um percursor de péptidos podem ser formados múltiplos neuropéptidos por splicing alternativo, processamento proteolítico ou modificações pós-translacionais

Question 5

Diferenças entre a formação de neuropéptidos e neurotransmissores:

Answer 5

• Os percursores dos neuropéptidos são sintetizados nos ribossomas do RE e processados no Complexo de Golgi. O transporte axonal das vesículas que se destacam do Golgi com estes péptidos no interior, LDCVs (large dense-core vesicles), para o terminal pré-sináptico precede a sua secreção.
• Os percursores dos neurotransmissores e as enzimas que os processam são transportados do soma para o axónio, onde os neurotransmissores serão formados e empacotados em SSVs (small synaptic vesicles)

Question 6

Localização no axónio das LDCVs e SSVs:

Answer 6

• LDCVs: não são encontradas na zona ativa e ancoram na zona mais periférica
• SSVS: ancoram na zona ativa da fenda sináptica, onde há mais proximidade entre as duas membranas

Question 7

Como ocorre a entrada dos neurotransmissores nas SSVs?

Answer 7

Através de transportadores vesiculares com afinidade para o neurotransmissor com contratransporte de protões, ou seja, através de uma bomba de protões, em que sai um protão e entra um neurotransmissor

Question 8

Porque que razão, as LDCVs são associadas a sinapses lentas?

Answer 8

• Porque é necessária uma entrada maior de Ca2+, ou seja, um estímulo mais frequente, para que chegue cálcio suficiente onde estas se localizam para que ocorra exocitose. Contudo, a sua exocitose será induzida com uma menor quantidade de cálcio do que as SSVs (se fosse preciso a mesma quantidade, por mais estímulos que se desse à célula e por mais cálcio que entrasse, nunca se teria cálcio suficiente naquela zona para ocorrer exocitose daquelas vesículas)
• Por estarem mais longe da zona ativa demoram mais a chegar aos recetores na membrana pós-sináptica, também porque se difundem e afetam outros neurónios na periferia.

Question 9

Etapas envolvidas no ciclo exo-endocítico dos neurotransmissores:

Answer 9

1. uptake dos NTs do citoplasma e empacotamento
2. Ancoragem vesícula-citoesqueleto (filamentos de actina)
3. “Docking” na membrana plasmática
4. Endocitose e reciclagem

Question 10

O citoesqueleto é constituído por:

Answer 10

Microtúbulos, microfilamentos e filamentos intermédios (que nos neurónios se designam de neurofilamentos)

Question 11

Os microtúbulos são responsáveis e importantes para:

Answer 11

• atribuir a estrutura grosseira da célula
• transporte intracelular
• determinação da forma celular
• crescimento neuronal e desenvolvimento

Question 12

Os microtúbulos são estruturas polares: o polo positivo têm tendência a ____________ e o polo negativo___________.

Answer 12

• Polo positivo: polimerização
• Polo negativo: despolimerização

Question 13

A polimerização dos microtúbulos está dependente de ______ e é controlada pelos _______.

Answer 13

• GTP
• MTOCs (microtubules organizing centers), sendo que o polo negativo está ligado a este e o positivo “cresce” para longe deste.

Question 14

Nos neurónios, o polo negativo está virado para o ________ e o polo positivo para o _________.

Answer 14

• Soma
• Terminal axonial

Question 15

Função das MAPs (microtubule associated proteins):

Answer 15

Ligam-se aos microtúbulos de uma forma independente de energia, impedindo a despolimerização das subunidades, estabilizando os microtúbulos e aumentando a velocidade da sua polimerização

Question 16

O comprimento das MAPs vai determinar:

Answer 16

A proximidade dos microtúbulos entre eles na célula

Question 17

O sentido anterógrado nos microtúbulos ocorre do polo _____ para o ______ e o sentido retrógado _________.

Answer 17

• Anterógrado: do polo negativo para o polo positivo (do soma para o axónio)
• Retrógado: do polo positivo para o polo negativo (do axónio para o soma)

Question 18

A cinesina transporta no sentido ________ e a dineína no sentido ________. O que é que cada uma transporta?

Answer 18

Cinesina: anterógrado - vesículas de secreção constitutiva, membranas percursoras das vesículas sinápticas, LDCVs, mitocôndrias, enzimas de síntese (componentes necessários para manter a atividade pré-sináptica)
Dineína: retrógado - vesículas pinocíticas produzidas pela atividade endocítica dos terminais nervosos, proteínas das membranas das LDCVs, mitocôndrias velhas, macromoléculas em vesículas (fatores de crescimento, patogenios, etc)

Question 19

Quanto à velocidade do transporte, o anterógrado é _________ e o retrógado é _________.

Answer 19

Anterógrado: rápido ou lento
Retrógado: sempre rápido

Question 20

Características do transporte mediado pelas proteínas motoras associadas aos MTs:

Answer 20

A cauda tem afinidade para a carga a carregar e cabeça liga-se ao ATP. Este transporte depende de ATP, e com a hidrolise do mesmo, a cabeça perde afinidade para os microtúbulos. Com ligações e hidrólises sucessivas de ATP nas cabeças, vão se ligando e desligando dos MTs, pelo que “caminham” ao longo destes

Question 21

Características do transporte mediado pelas proteínas motoras associadas aos MTs:

Answer 21

A cauda tem afinidade para a carga a carregar e cabeça liga-se ao ATP. Este transporte depende de ATP, e com a hidrolise do mesmo, a cabeça pela afinidade para os microtúbulos. Com ligações e hidrólises sucessivas de ATP nas cabeças, vão se ligando e desligando dos MTs, pelo que “caminham” ao longo destes.

Question 22

Envolvimento da MAP Tau na doença de Alzheimer:

Answer 22

A tau é hiperfosforilada, perdendo a finidade com os MTs e ganhando afinidade consigo mesma, formando agregados. Desta forma, os microtúbulos despolimerizam

Question 23

Os microfilamentos localizam-se _______________ e são responsáveis por ________.

Answer 23

• Abaixo da membrana plasmática
• atribuir mais detalhe à forma dos neurónios, transporte local e definir a distribuição de proteínas na membrana; também medeiam a interação dos neurónios com matriz extracelular e células vizinhas e regulam a secreção

Question 24

Os neurofilamentos são responsáveis por:

Answer 24

1. Impedir que as células colapsem, estabilizando e mantendo a sua morfologia
2. atribuiem resistência
3. a falta de elasticidade dos neurónios.

Question 25

Características da fusão das vesículas:

Answer 25

1. Rápida (<200 us): não há ativação de cascatas de sinalização com muitas etapas; o Ca2+ liga-se diretamente ao seu alvo provocando alterações conformacionais que levam à fusão; as vesículas já se encontram junto do local de fusão
2. Requer Ca2+ (~100uM) e, por isso, ocorre perto do canais de Ca2+

Question 26

Cascata de eventos que procede à exocitose das vesículas:

Answer 26

1. Influxo de cálcio no terminal do axónio pela abertura de canais sensíveis a voltagem devido à despolarização
2. Ativação da proteína calmodulina
3. Calmodulina ativa a proteína cinase II
4. Proteína cinase II fosforila a proteína de membrana da vesícula, a sinapsina
5. Sinapsina sofre mudanças conformacionais que a liberta dos filamentos de actina
6. Vesícula libertadas na zona ativa na terminação pré-sináptica perto de canais de CA2+, começando o docking
7. Interações SNAREs

Question 27

Quais as proteínas de membrana importantes nas vesículas?

Answer 27

• Sinapsina: afinidade para os microfilamentos de actina, impedindo a fusão das vesículas
• Sinaptobrevina (VAMP) - principal responsável pelo docking, interagindo com proteínas da membrana pré-sináptica (sintaxina e SNAP-25)
• Sinaptotagmina - funciona como um sensor de cálcio, ativando a fusão quando ligada ao mesmo; interage também com proteínas da membrana sintaxina e neurexina

Question 28

Interações entre t-SNARES (vesícula) e v-SNARES (membrana) que permitem a fusão:

Answer 28

1. Sinaptobrevina na vesícula interage com sintaxina e SNAP-25 da membrana
2. Formação de um complexo macromolecular, que traz as vesículas para uma estreita posição perto da membrana (e perto de canais de Ca2+)
3. Ca2+ liga-se a sinaptotagmina na vesícula, induzindo uma mudança conformacional nesta
4. Sinaptotagmina pode interagir com outras proteínas de membrana, como a neurexina e sintaxina, que vai desencadear a fusão das membranas

Question 29

O que vai permitir a dissociação do complexo SNARE e novos ciclos de fusão?

Answer 29

Hidrólise de ATP por NSF

Question 30

A neurexina é também recetor da:

Answer 30

α-latrotoxina, neurotoxina produzida pela viúva negra, que provoca a libertação de neurotransmissores de forma independente de Ca2+

Question 31

Naturalmente, a sinaptotagmina funciona como um ________ da exocitose e esse efeito é revertido pela __________:

Answer 31

Repressor
Ligação a Ca2+

Question 32

Mecanismo moleculares da endocitose após a libertação de neurotransmissores:

Answer 32

1. Monômeros de clatrina polimerizam e formam um revestimento das membrana das vesículas que ficaram na membrana do terminal axónico.
2. A polimerização da clatrina leva a membrana a curvar-se
3. A dinamina “estrangula” e completa a formação da vesícula revestida
4. A remoção posterior do revestimento de clatrina das vesículas é realizada pelas proteínas ATPase, Hsc70 e auxilina

Question 33

Mecanismo molecular das neurotoxinas botulismo e tétano na inibição da exocitose de neurotransmissores

Answer 33

Proteases muito específicas que clivam SNAREs
* tétano e botulismo tipo B, D, F e G: sinaptobrevina
* botulismo tipo C: sintaxina
* botulismo tipos A e E: SNAP-25