Микродомены концентрации кальция

Микродомены концентрации кальция клетки (CCM) представляют собой участки в цитоплазме с локализованным высоким содержанием ионов кальция (Ca ²⁺) концентрация. ^{[ 1 ]} Они обнаруживаются непосредственно вокруг внутриклеточных отверстий кальциевых каналов ; когда кальциевый канал открывается, Ca ²⁺ концентрация в соседнем ККМ возрастает до нескольких сотен микромолярей (мкМ). ^{[ 2 ]} Эти микродомены принимают участие в передаче сигналов кальция , что имеет широкий спектр потенциальных результатов. ^{[ 3 ]}

Микродомены концентрации кальция можно визуализировать с помощью флуоресцентной микроскопии , используя экворин в качестве репортерного белка. ^{[ 4 ]}

Процесс ионного канала

Действия фермента Na-K-АТФазы связаны с созданием микродоменов, передающих сигнал кальция. ^{[ 5 ]} Na-K-АТФаза — белок, перекачивающий Na. ⁺ и К ⁺ через клеточную мембрану. Na-K-АТФаза помогает поддерживать равновесие в организме за счет движения этих ионов через плазматическую мембрану. Этот ионный насос помогает сбросить движение ионов во время потенциала действия, посылая K ⁺ в камеру и отправив Na ⁺ из клетки. энергия в виде АТФ ( аденозинтрифосфата Поскольку он препятствует нормальному потоку ионов во время потенциала действия, используется ). Кальций также регулируется с помощью Na-K-АТФазы благодаря взаимодействию фермента с белковыми и небелковыми молекулами. Основным взаимодействием, которое поддерживает регуляцию кальция, является связывание Na-K-АТФазы с инозитол-1,4,5-трифосфатом ( IP3 ). IP3 — это вторичный мессенджер , который помогает отправлять сигналы нейронов через тело. Нейрональные клетки имеют микродомены, передающие кальций, в цитоплазме рядом с пре- и постсинаптическими кальциевыми каналами в нервных клетках. Рисунок 1 представляет собой пример того, как Na-K-АТФаза формирует микродомен, передающий сигнал кальция.

Астроциты , которые представляют собой звездчатые глиальные клетки в центральной нервной системе, являются основными клетками с этими микродоменами, передающими сигнал кальция. Фактически, строгий математический анализ астроцитов показал, что локализованный приток Ca ²⁺ остается локализованным, несмотря на диффузию цитозольного Ca ²⁺ и потенциальное хранение в эндоплазматическом ретикулуме. ^{[ 6 ]}

И На ⁺/Что ²⁺ обменник ( NCX ) также участвует в регуляции количества кальция в клетках. NCX переключает внутри- и внеклеточное количество Na. ⁺ и Ca ²⁺. NCX работает вместе с Na-K-АТФазой для создания микродоменов концентрации кальция в определенных клетках, таких как астроциты, обсуждавшиеся выше. Конкретные формы Na-K-АТФазы, изоформы α2 или α3, фактически взаимодействуют с NCX при формировании микродоменов кальция в астроцитах.

Неврологические взаимодействия

Астроциты

Мышечные взаимодействия

Мышечные клетки

Сноски

^{[ 7 ]} ^{[ 8 ]} ^{[ 9 ]} ^{[ 10 ]} ^{[ 11 ]} ^{[ 12 ]} ^{[ 13 ]} ^{[ 14 ]} ^{[ 15 ]} ^{[ 16 ]} ^{[ 17 ]} ^{[ 18 ]} ^{[ 19 ]} ^{[ 20 ]} ^{[ 21 ]}

Ссылки

^ Серулле, Ю.; Сугимори, М.; Ллинас, Р.Р. (30 января 2007 г.). «Визуализация микродоменов концентрации синаптосомального кальция и слияния везикул с помощью флуоресцентной микроскопии полного внутреннего отражения» . Труды Национальной академии наук . 104 (5): 1697–1702. Бибкод : 2007PNAS..104.1697S . дои : 10.1073/pnas.0610741104 . ПМК 1785242 . ПМИД 17242349 .
^ Ллинас, Р; Сугимори, М; Сильвер, Р. (1 мая 1992 г.). «Микродомены с высокой концентрацией кальция в пресинаптическом терминале». Наука . 256 (5057): 677–679. Бибкод : 1992Sci...256..677L . дои : 10.1126/science.1350109 . ПМИД 1350109 .
^ Демуро, А; Паркер, I (ноябрь – декабрь 2006 г.). «Визуализация одноканальных микродоменов кальция» . Клеточный кальций . 40 (5–6): 413–22. дои : 10.1016/j.ceca.2006.08.006 . ПМК 1694561 . ПМИД 17067668 .
^ Монтеро М., Брини М., Марсо Р., Альварес Дж., Ситиа Р., Поццан Т., Риццуто Р. (1995). «Мониторинг динамических изменений в Free Ca ²⁺ концентрация в эндоплазматическом ретикулуме интактных клеток» . EMBO J. 14 ( 22): 5467–75. doi : 10.1002/ . PMC 394660. . PMID 8521803 j.1460-2075.1995.tb00233.x
^ Тиан, Дж.; Се, ZJ (август 2007 г.). «Na-K-АТФаза и микродомены, передающие сигнал кальция» . Физиология . 23 (4): 205–211. дои : 10.1152/физиол.00008.2008 . ПМК 5375021 . ПМИД 18697994 .
^ Лопес-Каамаль, Ф.; Оярзун, Д.А.; Миддлтон, Р.Х.; Гарсия, MR (май 2014 г.). «Пространственная количественная оценка цитозольного накопления Ca2+ в невозбудимых клетках: аналитическое исследование» . Транзакции IEEE/ACM по вычислительной биологии и биоинформатике . 11 (3): 592–603. дои : 10.1109/TCBB.2014.2316010 . ПМИД 26356026 .
^ Аксельрод, Д. (2008). Флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения. В JJ Correia и HW Detrich (ред.), Биофизические инструменты для биологов, Том 2: Методы In Vivo (Том 89, стр. 169-221).
^ Буник, В.; Кене, Т.; Дегтярев Д.; Щербакова Т.; Райзер, Г. (2008). «Новый изофермент 2-оксоглутаратдегидрогеназы идентифицирован в мозге, но не в сердце» . Журнал ФЭБС . 275 (20): 4990–5006. дои : 10.1111/j.1742-4658.2008.06632.x . ПМИД 18783430 . S2CID 21034449 .
^ Кастильо, К.; Басигалупо, Дж.; Рестрепо, Д. (2008). «Кальциевые микродомены в хемосенсорных ресничках нейронов обонятельных рецепторов» . Химические чувства . 33 (8): С61. doi : 10.1093/chemse/bjn065 .
^ Кларк, Эй Джей (2008). «Наблюдение микродоменов кальция на уроподах живых морфологически поляризованных нейтрофилов человека с помощью флуоресцентной микроскопии с лампой-вспышкой» . Цитометрия Часть А. 73А (7): 673–678. doi : 10.1002/cyto.a.20580 . ПМК 3180874 . ПМИД 18496849 .
^ Фрэнсис, А.А.; Мехта, Б.; Зенисек, Д. (2011). «Разработка новых инструментов на основе пептидов для изучения функции синаптической ленты» . Журнал нейрофизиологии . 106 (2): 1028–1037. дои : 10.1152/jn.00255.2011 . ПМК 3154815 . ПМИД 21653726 .
^ Хиггинс, ERR (2007). «Моделирование микродоменов кальция с использованием гомогенизации» . Журнал теоретической биологии . 247 (4): 623–644. Бибкод : 2007JThBi.247..623H . дои : 10.1016/j.jtbi.2007.03.019 . ЧВК 1991275 . ПМИД 17499276 .
^ Ибарретче, Г.; Перрэ, Д.; Яскольски, Ф.; Вимени, А.; Мулле, К. (2007). «Быстрая регуляция подвижности конусов роста аксонов посредством электрической активности» . Журнал неврологии . 27 (29): 7684–7695. doi : 10.1523/jneurosci.1070-07.2007 . ПМЦ 6672867 . ПМИД 17634363 .
^ Лисман, Дж. Э.; Рагхавачари, С.; Цянь, RW (2007). «Последовательность событий, лежащих в основе передачи квантов в центральных глутаматергических синапсах». Обзоры природы Неврология . 8 (8): 597–609. дои : 10.1038/nrn2191 . ПМИД 17637801 . S2CID 18365674 .
^ Маршаланд, Дж.; Кали, К.; Фогльмайер, С.М.; Ли, Х.; Регацци, Р.; Эдвардс, Р.Х.; Беззи, П. (2009). «Плакаты» . Глия . 57 (13): С45. дои : 10.1002/glia.20915 . ПМЦ 7165548 .
^ Петибуа, К.; Десбат, Б. (2010). «Клиническое применение FTIR-изображений: новые причины для надежды». Тенденции в биотехнологии . 28 (10): 495–500. дои : 10.1016/j.tibtech.2010.07.003 . ПМИД 20828847 .
^ Равье, Массачусетс; Ченг-Сюэ, Р.; Палмер, А.Е.; Хенкин, JC; Гилон, П. (2010). «Измерения субплазмалеммального Ca(2+) в бета-клетках поджелудочной железы мышей подтверждают существование усиливающего эффекта глюкозы на секрецию инсулина» . Диабетология . 53 (9): 1947–1957. дои : 10.1007/s00125-010-1775-z . ПМК 3297670 . ПМИД 20461354 .
^ Равье, Массачусетс; Цубои, Т.; Раттер, Джорджия (2008). «Визуализация мишени передачи сигналов Ca (2+): экзоцитоз гранул с плотным ядром, наблюдаемый с помощью флуоресцентной микроскопии полного внутреннего отражения» . Методы . 46 (3): 233–238. дои : 10.1016/j.ymeth.2008.09.016 . ПМК 2597054 . ПМИД 18854212 .
^ Сигетоми, Э.; Крацун, С.; Хах, Б.С. (2010). «Мониторинг кальциевых микродоменов астроцитов с помощью улучшенных репортеров GCaMP, нацеленных на мембрану» . Биология нейронов глии . 6 (3): 183–191. дои : 10.1017/s1740925x10000219 . ПМК 3136572 . ПМИД 21205365 .
^ Томсен, LBTLB; Йорнтелл, Х.; Мидтгаард, Дж. (2010). «Пресинаптическая передача сигналов кальция в мшистых волокнах мозжечка» . Границы в нейронных цепях . 4 :1. дои : 10.3389/нейро.04.001.2010 . ПМЦ 2821199 . ПМИД 20162034 .
^ Чжан, CF; Лю, ФК; Лю, XB; Чен, диджей (2010). «Защитный эффект N-ацетилцистеина против нейротоксичности, вызванной BDE-209, в первично культивированных нейронах гиппокампа неонатальных крыс in vitro». Международный журнал нейробиологии развития . 28 (6): 521–528. doi : 10.1016/j.ijdevneu.2010.05.003 . ПМИД 20546880 . S2CID 23209232 .

[Serulle-1] Серулле, Ю.; Сугимори, М.; Ллинас, Р.Р. (30 января 2007 г.). «Визуализация микродоменов концентрации синаптосомального кальция и слияния везикул с помощью флуоресцентной микроскопии полного внутреннего отражения» . Труды Национальной академии наук . 104 (5): 1697–1702. Бибкод : 2007PNAS..104.1697S . дои : 10.1073/pnas.0610741104 . ПМК 1785242 . ПМИД 17242349 .

[Llinas-2] Ллинас, Р; Сугимори, М; Сильвер, Р. (1 мая 1992 г.). «Микродомены с высокой концентрацией кальция в пресинаптическом терминале». Наука . 256 (5057): 677–679. Бибкод : 1992Sci...256..677L . дои : 10.1126/science.1350109 . ПМИД 1350109 .

[Demuro-3] Демуро, А; Паркер, I (ноябрь – декабрь 2006 г.). «Визуализация одноканальных микродоменов кальция» . Клеточный кальций . 40 (5–6): 413–22. дои : 10.1016/j.ceca.2006.08.006 . ПМК 1694561 . ПМИД 17067668 .

[Montero-4] Монтеро М., Брини М., Марсо Р., Альварес Дж., Ситиа Р., Поццан Т., Риццуто Р. (1995). «Мониторинг динамических изменений в Free Ca ²⁺ концентрация в эндоплазматическом ретикулуме интактных клеток» . EMBO J. 14 ( 22): 5467–75. doi : 10.1002/ . PMC 394660. . PMID 8521803 j.1460-2075.1995.tb00233.x

[Tian-5] Тиан, Дж.; Се, ZJ (август 2007 г.). «Na-K-АТФаза и микродомены, передающие сигнал кальция» . Физиология . 23 (4): 205–211. дои : 10.1152/физиол.00008.2008 . ПМК 5375021 . ПМИД 18697994 .

[Spatial-6] Лопес-Каамаль, Ф.; Оярзун, Д.А.; Миддлтон, Р.Х.; Гарсия, MR (май 2014 г.). «Пространственная количественная оценка цитозольного накопления Ca2+ в невозбудимых клетках: аналитическое исследование» . Транзакции IEEE/ACM по вычислительной биологии и биоинформатике . 11 (3): 592–603. дои : 10.1109/TCBB.2014.2316010 . ПМИД 26356026 .

[7] Аксельрод, Д. (2008). Флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения. В JJ Correia и HW Detrich (ред.), Биофизические инструменты для биологов, Том 2: Методы In Vivo (Том 89, стр. 169-221).

[8] Буник, В.; Кене, Т.; Дегтярев Д.; Щербакова Т.; Райзер, Г. (2008). «Новый изофермент 2-оксоглутаратдегидрогеназы идентифицирован в мозге, но не в сердце» . Журнал ФЭБС . 275 (20): 4990–5006. дои : 10.1111/j.1742-4658.2008.06632.x . ПМИД 18783430 . S2CID 21034449 .

[9] Кастильо, К.; Басигалупо, Дж.; Рестрепо, Д. (2008). «Кальциевые микродомены в хемосенсорных ресничках нейронов обонятельных рецепторов» . Химические чувства . 33 (8): С61. doi : 10.1093/chemse/bjn065 .

[10] Кларк, Эй Джей (2008). «Наблюдение микродоменов кальция на уроподах живых морфологически поляризованных нейтрофилов человека с помощью флуоресцентной микроскопии с лампой-вспышкой» . Цитометрия Часть А. 73А (7): 673–678. doi : 10.1002/cyto.a.20580 . ПМК 3180874 . ПМИД 18496849 .

[11] Фрэнсис, А.А.; Мехта, Б.; Зенисек, Д. (2011). «Разработка новых инструментов на основе пептидов для изучения функции синаптической ленты» . Журнал нейрофизиологии . 106 (2): 1028–1037. дои : 10.1152/jn.00255.2011 . ПМК 3154815 . ПМИД 21653726 .

[12] Хиггинс, ERR (2007). «Моделирование микродоменов кальция с использованием гомогенизации» . Журнал теоретической биологии . 247 (4): 623–644. Бибкод : 2007JThBi.247..623H . дои : 10.1016/j.jtbi.2007.03.019 . ЧВК 1991275 . ПМИД 17499276 .

[13] Ибарретче, Г.; Перрэ, Д.; Яскольски, Ф.; Вимени, А.; Мулле, К. (2007). «Быстрая регуляция подвижности конусов роста аксонов посредством электрической активности» . Журнал неврологии . 27 (29): 7684–7695. doi : 10.1523/jneurosci.1070-07.2007 . ПМЦ 6672867 . ПМИД 17634363 .

[14] Лисман, Дж. Э.; Рагхавачари, С.; Цянь, RW (2007). «Последовательность событий, лежащих в основе передачи квантов в центральных глутаматергических синапсах». Обзоры природы Неврология . 8 (8): 597–609. дои : 10.1038/nrn2191 . ПМИД 17637801 . S2CID 18365674 .

[15] Маршаланд, Дж.; Кали, К.; Фогльмайер, С.М.; Ли, Х.; Регацци, Р.; Эдвардс, Р.Х.; Беззи, П. (2009). «Плакаты» . Глия . 57 (13): С45. дои : 10.1002/glia.20915 . ПМЦ 7165548 .

[16] Петибуа, К.; Десбат, Б. (2010). «Клиническое применение FTIR-изображений: новые причины для надежды». Тенденции в биотехнологии . 28 (10): 495–500. дои : 10.1016/j.tibtech.2010.07.003 . ПМИД 20828847 .

[17] Равье, Массачусетс; Ченг-Сюэ, Р.; Палмер, А.Е.; Хенкин, JC; Гилон, П. (2010). «Измерения субплазмалеммального Ca(2+) в бета-клетках поджелудочной железы мышей подтверждают существование усиливающего эффекта глюкозы на секрецию инсулина» . Диабетология . 53 (9): 1947–1957. дои : 10.1007/s00125-010-1775-z . ПМК 3297670 . ПМИД 20461354 .

[18] Равье, Массачусетс; Цубои, Т.; Раттер, Джорджия (2008). «Визуализация мишени передачи сигналов Ca (2+): экзоцитоз гранул с плотным ядром, наблюдаемый с помощью флуоресцентной микроскопии полного внутреннего отражения» . Методы . 46 (3): 233–238. дои : 10.1016/j.ymeth.2008.09.016 . ПМК 2597054 . ПМИД 18854212 .

[19] Сигетоми, Э.; Крацун, С.; Хах, Б.С. (2010). «Мониторинг кальциевых микродоменов астроцитов с помощью улучшенных репортеров GCaMP, нацеленных на мембрану» . Биология нейронов глии . 6 (3): 183–191. дои : 10.1017/s1740925x10000219 . ПМК 3136572 . ПМИД 21205365 .

[20] Томсен, LBTLB; Йорнтелл, Х.; Мидтгаард, Дж. (2010). «Пресинаптическая передача сигналов кальция в мшистых волокнах мозжечка» . Границы в нейронных цепях . 4 :1. дои : 10.3389/нейро.04.001.2010 . ПМЦ 2821199 . ПМИД 20162034 .

[21] Чжан, CF; Лю, ФК; Лю, XB; Чен, диджей (2010). «Защитный эффект N-ацетилцистеина против нейротоксичности, вызванной BDE-209, в первично культивированных нейронах гиппокампа неонатальных крыс in vitro». Международный журнал нейробиологии развития . 28 (6): 521–528. doi : 10.1016/j.ijdevneu.2010.05.003 . ПМИД 20546880 . S2CID 23209232 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]