Transporte Axonal e Exocitose Flashcards
Características gerais dos neurotransmissores:
- 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
Classe de neurotransmissores:
- Tipo I: aminoácidos (glutamato; aspartato; GABA; glicina)
- Tipo II: aminas e purinas (acetilcolinas, dopamina, noradrenalina, serotonina, adrenalina. histamina, adenosina, ATP)
Diferenças dos neuropéptidos em relação ao neurotransmissores clássicos?
- Presentes em concentrações muito mais baixas. Contudo, são ativos nessas baixas concentrações.
- Biossíntese no corpo celular
- Libertados em resposta a diferentes estímulos e intensidades
- A sua remoção da fenda ocorre por inativação enzimática
- Co-libertação com outro neurotransmissor ou neuropéptido - não existem sinpases só de um neuropéptido
- Não têm ciclo de vida
- Característicos do Sistema Nervoso Periférico
Porque é que há tantos neuropéptidos e relativamente poucos neurotransmissores?
Porque através de um percursor de péptidos podem ser formados múltiplos neuropéptidos por splicing alternativo, processamento proteolítico ou modificações pós-translacionais
Diferenças entre a formação de neuropéptidos e neurotransmissores:
- 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)
Localização no axónio das LDCVs e SSVs:
- 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
Como ocorre a entrada dos neurotransmissores nas SSVs?
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
Porque que razão, as LDCVs são associadas a sinapses lentas?
- 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.
Etapas envolvidas no ciclo exo-endocítico dos neurotransmissores:
- uptake dos NTs do citoplasma e empacotamento
- Ancoragem vesícula-citoesqueleto (filamentos de actina)
- “Docking” na membrana plasmática
- Endocitose e reciclagem
O citoesqueleto é constituído por:
Microtúbulos, microfilamentos e filamentos intermédios (que nos neurónios se designam de neurofilamentos)
Os microtúbulos são responsáveis e importantes para:
- atribuir a estrutura grosseira da célula
- transporte intracelular
- determinação da forma celular
- crescimento neuronal e desenvolvimento
Os microtúbulos são estruturas polares: o polo positivo têm tendência a ____________ e o polo negativo___________.
- Polo positivo: polimerização
- Polo negativo: despolimerização
A polimerização dos microtúbulos está dependente de ______ e é controlada pelos _______.
- GTP
- MTOCs (microtubules organizing centers), sendo que o polo negativo está ligado a este e o positivo “cresce” para longe deste.
Nos neurónios, o polo negativo está virado para o ________ e o polo positivo para o _________.
- Soma
- Terminal axonial
Função das MAPs (microtubule associated proteins):
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
O comprimento das MAPs vai determinar:
A proximidade dos microtúbulos entre eles na célula
O sentido anterógrado nos microtúbulos ocorre do polo _____ para o ______ e o sentido retrógado _________.
- 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)
A cinesina transporta no sentido ________ e a dineína no sentido ________. O que é que cada uma transporta?
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)
Quanto à velocidade do transporte, o anterógrado é _________ e o retrógado é _________.
Anterógrado: rápido ou lento
Retrógado: sempre rápido
Características do transporte mediado pelas proteínas motoras associadas aos MTs:
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
Características do transporte mediado pelas proteínas motoras associadas aos MTs:
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.
Envolvimento da MAP Tau na doença de Alzheimer:
A tau é hiperfosforilada, perdendo a finidade com os MTs e ganhando afinidade consigo mesma, formando agregados. Desta forma, os microtúbulos despolimerizam
Os microfilamentos localizam-se _______________ e são responsáveis por ________.
- 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
Os neurofilamentos são responsáveis por:
- Impedir que as células colapsem, estabilizando e mantendo a sua morfologia
- atribuiem resistência
- a falta de elasticidade dos neurónios.
Características da fusão das vesículas:
- 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
- Requer Ca2+ (~100uM) e, por isso, ocorre perto do canais de Ca2+
Cascata de eventos que procede à exocitose das vesículas:
- Influxo de cálcio no terminal do axónio pela abertura de canais sensíveis a voltagem devido à despolarização
- Ativação da proteína calmodulina
- Calmodulina ativa a proteína cinase II
- Proteína cinase II fosforila a proteína de membrana da vesícula, a sinapsina
- Sinapsina sofre mudanças conformacionais que a liberta dos filamentos de actina
- Vesícula libertadas na zona ativa na terminação pré-sináptica perto de canais de CA2+, começando o docking
- Interações SNAREs
Quais as proteínas de membrana importantes nas vesículas?
- 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
Interações entre t-SNARES (vesícula) e v-SNARES (membrana) que permitem a fusão:
- Sinaptobrevina na vesícula interage com sintaxina e SNAP-25 da membrana
- Formação de um complexo macromolecular, que traz as vesículas para uma estreita posição perto da membrana (e perto de canais de Ca2+)
- Ca2+ liga-se a sinaptotagmina na vesícula, induzindo uma mudança conformacional nesta
- Sinaptotagmina pode interagir com outras proteínas de membrana, como a neurexina e sintaxina, que vai desencadear a fusão das membranas
O que vai permitir a dissociação do complexo SNARE e novos ciclos de fusão?
Hidrólise de ATP por NSF
A neurexina é também recetor da:
α-latrotoxina, neurotoxina produzida pela viúva negra, que provoca a libertação de neurotransmissores de forma independente de Ca2+
Naturalmente, a sinaptotagmina funciona como um ________ da exocitose e esse efeito é revertido pela __________:
Repressor
Ligação a Ca2+
Mecanismo moleculares da endocitose após a libertação de neurotransmissores:
- Monômeros de clatrina polimerizam e formam um revestimento das membrana das vesículas que ficaram na membrana do terminal axónico.
- A polimerização da clatrina leva a membrana a curvar-se
- A dinamina “estrangula” e completa a formação da vesícula revestida
- A remoção posterior do revestimento de clatrina das vesículas é realizada pelas proteínas ATPase, Hsc70 e auxilina
Mecanismo molecular das neurotoxinas botulismo e tétano na inibição da exocitose de neurotransmissores
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
