Роль внутриклеточных сигнальных каскадов циклических нуклеотидов в кругообороте синаптических везикул двигательного нервного окончания лягушки

• Автор: Петров, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 03.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 145 с. : ил.

1 ВВЕДЕНИЕ
1.1 Актуальность исследовании
1.2 Цель и задачи исследования
1.3 Научная новизна
1.4 Положения, выносимые на защиту
1.5 Научно-практическая ценность
1.6 Апробация работы
1.7 Реализация результатов исследования
1.8 Структура и объем диссертации
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
2.1 Строение нервно-мышечного синапса
2.1.1 Пресинаптическая область
2.1.2 Синаптические везикулы, их структура и функция
2.1.3 Архитектура активной зоны
2.2 Функционирование активных зон
2.2.1 Стыковка синаптических везикул с активной зоной
2.2.2 Механизм слияния мембран, роль SNARE-комплекса
2.2.3 Регуляция сборки SNARE-комплекса
2.2.4 SNARE комплекс как компонент машины слияния
2.2.5 Разборка SNARE-комплекса
2.2.6 Роль ионов Са2+ в экзоцитозе синаптических везикул
2.2.6.1 Механизм функционирования синаптотагмина
2.2.7 Липиды и липид-модифицирующие энзимы в экзоцитозе
2.3 Молекулярные механизмы эндоцитоза везикул
2.3.1 Функционирование клатринового покрытия
2.3.1.1 Формирование покрытой клатрином ямки
2.3.1.2 Роль дополнительных адапторных белков в эндоцитозе
2.3.1.3 Формирование глубоких покрытых клатрином ямок
2.3.1.4 Факторы, способствующие искривлению мембраны
2.3.1.5 Формирование покрытых клатрином везикул
2.3.1.6 Демонтаж клатринового покрытия
2.3.2 Эндосомальная «сортировочная станция»
2.3.3 Механизмы транспорта везикул и роль цитоскелета
2.3.4 Регуляция эндоцитоза синаптических везикул
2.4 Пути рециклирования и пулы синаптических везикул
2.5 Внутриклеточная цАМФ сигнальная система
2.5.1 Роль цАМФ каскада в везикулярном цикле
2.6 Внутриклеточный цГМФ сигнальный каскад
2.6.1 цГМФ и цикл синаптических везикул
3 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Электрофизиология
3.2 Флуоресцентная микроскопия
3.3 Статистическая обработка экспериментальных данных
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1.1 Изменения амплитуды ТКП при ритмическом раздражении
4.1.2 Динамика загрузки и выгрузки ЬМ1
4.1.2.1 Загрузка ЕМ1-43 в процессе и после раздражения
4.1.2.2 Выгрузка РМ1-43 при ритмическом раздражении
4.1.3 Сопоставление электрофизиологических и оптических экспериментов
4.1.3.1 Определение времени кругооборота везикул
4.1.3.2 Соотношение экзо- и эндоцитоза в процессе активности
4.2 Роль сигнального каскада цАМФ в кругообороте везикул
4.2.1 Эффекты аналогов цАМФ и ингибитора АЦ на секрецию
4.2.2 Влияние аналогов цАМФ и ингибитора АЦ на загрузку и выгрузку красителя БМ1
4.2.2.1 Динамика загрузки БМ1
4.2.2.2 Динамика выгрузки БМ1
4.2.3 Сопоставление электрофизиологических и оптических
экспериментов при изменении активности цАМФ системы
4.2.3.1 Время кругооборота синаптических везикул
4.2.3.2 Соотношение экзо- и эндоцитоза во время стимуляции
4.3 Роль сигнального каскада цГМФ в кругообороте везикул
4.3.1.1 Влияние аналогов цГМФ и ингибитора цГЦ на секрецию
4.3.1.2 Эффекты блокирования протеинкиназы в на секрецию
4.3.2 ВЛИЯНИЕ цГМФ системы на загрузку и выгрузку РМ1
4.3.2.1 Динамика загрузки РМ1
4.3.2.2 Динамика выгрузки РМ1
4.3.3 Сопоставление электрофизиологических и оптических экспериментов при изменении активности цГМФ пути
4.3.3.1 Время кругооборота синаптических везикул
4.3.3.2 Соотношения экзо-и эндоцитоза во время стимуляции
5 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1 Роль сигнального каскада цАМФ в реализации ключевых этапов кругооборота синаптических везикул
5.1.1 Стимуляция цАМФ пути по-разному влияет на экзоцитоз везикул в зависимости от режима активности синапса
5.1.2 Стимуляция цАМФ системы избирательно подавляет участие мобилизационного пула в секреции медиатора
5.1.3 Ограничение традиционной концепции везикулярных пулов
5.1.4 Стимуляция цАМФ системы усиливает эндоцитоз
5.1.5 Блокирование АЦ ослабляет участие везикулярных пулов в синаптической передаче
5.1.6 Ингибирование АЦ угнетает эндоцитоз
5.1.7 Изменения внутриклеточного уровня цАМФ замедляют рециклирование синаптических везикул

Адреналин, дофамин, простагландин Е2, аденозин, глюкагон - это далеко не полный перечень гормонов, которые вызывают усиленную продукцию цАМФ, связываясь с мембранными рецепторами [302, 334]. Увеличение внутриклеточного уровня цАМФ ведет к активации нескольких типов эффекторных белков, запускающих специфичные клеточные ответы. цАМФ зависимые белки, являющиеся катионными каналами, известны давно и функционируют только в специализированных клетках. Например, управляемые цАМФ каналы в обонятельных клетках, активируемые гиперполяризацией каналы в атипичных кардиомиоцитах, некоторых центральных нейронах [211]. Другие цАМФ связывающие белки, названные Epacl и 2 («обменные белки, прямо активируемые цАМФ»), обнаружены недавно [76]. Epacl повсеместно экспрессируется, им сравнительно богаты скелетные мышцы, мозг, почки, а Ерас2 найден в некоторых регионах мозга и эндокринных клетках. Оба белка с помощью GEF («фактор обмена гуаниловых нуклеотидов») домена могут активировать малые ГТФазы Rapl и Rap2, переводя их в GTP-загруженное состояние [34, 245]. Пока существуют только предположения об участии цАМФ-Ерас пути в пролиферации, межклеточной адгезии, апоптозе, секреции инсулина. Обсуждается значение Ерас в увеличении вероятности освобождения медиатора и размера готового к освобождению пула чашеобразных терминалей при синаптической потенциации [56, 305, 344]. «Молекулярным» основанием этого может быть взаимодействие Ерас с белками A3, RIM и piccolo [310].
В эукариотических клетках большинство эффектов цАМФ связано с ферментом протеинкиназой А [305, 314, 344, 346]. В неактивном состоянии протеинкиназа А состоит из 2-х каталитических субъединиц нековалентно связанных с 2-мя регуляторными субъединицами. При увеличении внутриклеточной концентрации цАМФ происходит разборка тетрамерного комплекса (протеинкиназы А) на димер регуляторных субъединиц (связавший 4 молекулы цАМФ) и две активные каталитические