Neuronul – o celulă secretorie

2.1. Neuronii şi produşii de secreţieNeuronul sintetizează diferiţi neurotransmiţători şi neuromodulatori. El este astfel

o celulă specializată cu funcţie secretorie. Membrana secretorie (membrana presinaptică) poate fi la o distanţă de peste 1 m de locul unde are loc secreţia. Conexiunea dintre două regiuni este realizată desigur de către axon. Axonul trebuie să asigure pasajul produşilor de secreţie de la nucleu către butonul sinaptic, unde vor fi eliberaţi. Mai mult, transportul nu se realizează într-o singură direcţie.

Câţiva neuroni si-au dezvoltat funcţia de secreţie nu pentru a o elibera în fanta finaptică, ci direct în sistemul vascular. Aceste celule sunt cunoscute ca celule neurosecretorii (fig. 2-1). Asemenea celule sunt întâlnite în hipotalamus şi glanda pituitară. În momentul de faţă, există un interes major în difuzia neurotransmiţătorilor, în special a particulelor mici în spaţiul intercelular.

2.2. Sinteza în corpul celularMesajul genetic păstrat în structura ADN-ului este transcris în ARNm şi apoi

translatat în robozomi în secvenţele specifice de aminoacizi (AA) ce alcătuiesc proteinele. Acest proces este foarte complex. El implică multe tipuri de enzime şi acizii ribonucleici ARNt, ARNr, şi ARNm. În celulele secretorii, proteina trebuie să fie împachetată şi transportată până la locul unde este eliberată.

Corpul celular al celulelor nervoase implicate în biosinteza proteinelor prezintă un nucleu mare cu unul/mai mulţi nucleoli. Citoplasma este bogată în RE rugos şi prezintă întotdeauna un aparat Golgi (fig. 2-2).

2.2.1. Inserţia co-translaţionalăLanţul polipeptidic elaborat de către ribozomi este inserat direct în lumenul RE.

Însă nu toate proteinele pe care le fabrică un neuron sunt destinate exportului. Câteva dintre ele sunt păstrate pentru activităţi “gospodăreşti” ale nucleului.

Primii 30 AA din lanţul polipeptidic ce se formează din ribozom, alcătuiesc o secvenţă semnal ce este recunoscută de către o “particulă de recunoaştere a semnalului” (signal recognition particle – SRP) (fig. 2-3). Această particulă prezintă două funcţii. În primul rând previne orice translaţie ulterioară, asigurând celula că proteina de export nu este pur şi simplu abandonată în citoplasmă. În al doilea rand, secvenţa semnal este recunoscută de un “receptor al particulei de recunoaştere al semnalului” sau “docking protein” (DP) din membrana RE.

S-a demonstrat că dacă nucleoproteina SRP rămâne ataşată la secvenţa semnal, translaţia nu mai are loc. Totuşi, în mod normal, odată ce ribozomul se ancorează la membrană, SRP este înlăturat pentru a fi reciclat. Acest lucru permite ca secvenţele semnal de AA, ce sunt în general hidrofobi, să se ataşeze la un complex proteic mare al membranei RE cunoscut drept translocon. Transloconul are un por central hidrofobic care este de obicei închis, dar care este deschis de secvenţa semnal. Ribozomul este poziţionat deasupra porului de către lanţul polipeptidic, în timp ce capătul său N-terminal pătrunde prin por în lumenul RE. Polipeptidul este astfel sintetizat şi inserat în lumenul RE în acelaşi timp. Nu este expus deloc în citosol şi nu se împachetează decât

1

atunci când este în RE. Întregul proces este denumit inserţie co-translaţională. În final, secvenţa semnal N-terminală este tăiată de către enzime când întâlneşte un semnal de oprire (UAA) pe ARNm, apoi se disociază şi este reciclată (fig. 2-4).

Există 2 modalităţi posibile de terminare a acestui proces de co-translaţie (fig. 2-5). Într-unul din cazuri, polipeptidul este secretat complet în lumenul RE. Acesta este cazul proteinelor destinate exportului – neurotransmiţători. În al 2-lea caz, polipeptidul nu pătrunde deloc în lumenul RE. Acesta este cazul proteinelor care intră în alcătuirea membranei plasmatice (neurilema).

2.2.2. Aparatul Golgi şi modificările post-translaţionalePrimii paşi în procesul post-translaţional au loc în lumenul RE. Aici apar legături

disulfurice între rezidurile de cisteină şi este iniţiată glicozilarea.Paşii iniţiali ai glicozilării se numesc glicozilare centrală (core glycosylation)

pentru a o diferi de modificările de final din aparatul Golgi (fig. 2-6). Aceste etape implică frecvent adăugarea unei oligozaharide către capătul aminic al asparaginazei. Această oligozaharidă prezintă întotdeauna 2 unităţi de monozaharide acetilate – N-acetilglucozamină (NAG) şi un număr de unităţi de manoză şi glucoză.

Etapa următoare a procesului post-translaţional are loc în aparatul Golgi. Celulele active în sinteza de proteine pentru export au de obicei un număr mare de complexe Golgi. Acest proces are loc şi în cazul multor neuroni. Figura 2-7 prezintă structura complexă a aparatului Golgi. El prezintă numeroase cisterne sau saci membranoşi. Aceşti saci se formează la nivelul uneia din feţe – cis, prin fuziunea veziculelor ce înmuguresc din RE şi apoi se desprind de la nivelul celeilalte feţe – trans, pentru a constitui veziculele secretorii. Astfel se poate spune că aparatul Golgi prezintă o faţă cis (de formare) şi o faţă trans (de maturare).

Veziculele de transport şi cele secretorii prezintă un element comun. Ele sunt înconjurate de molecule de clatrină. Fiecare moleculă prezintă o structură cu 3 braţe = trischelion (160kDa)(fig. 2-8). Un anumit număr de trischelioni se adună în jurul unei membrane lipoproteice a unei vezicule şi cu ajutorul câtorva proteine mici menţin vezicula „învelită”. Clatrina se poate asambla si dezasambla foarte uşor.

Odată ce veziculele de transport provenite din RE au fuzionat cu faţa cis a aparatului Golgi, proteinele pe care le conţin suferă mai departe procesul co-translaţional (fig. 2-6). Sacii aparatului Golgi conţin multe enzime ce continuă procesul de glicozilare = glicozilare terminală. Alte enzime adaugă un semnal, probabil prin fosforilare sau printr-o glicozilare specială, ce serveşte proteinei pentru a ajunge la destinaţia corectă. În final, aparatul Golgi are rolul important de a împacheta proteinele destinate pentru export.

Astfel, proteinele sunt sintetizate, împachetate şi pregătite pentru export (fig. 2-9).

2.3. Transportul de-a lungul axonuluiVeziculele secretorii ce pleacă de pe faţa trans a aparatului Golgi trebuie să se

deplaseze în continuare. Există 2 sisteme de transport distincte: unul funcţionează rapid pentru a transporta

produşii de secreţie de la corpul celular către capătul sinaptic (anterograd), iar celălalt sistem funcţionează lent în direcţie inversă (retrograd).

2

Transportul rapid axoplasmic este responsabil de deplasarea mitocondriilor şi a veziculelor secretorii. Aceste vezicule conţin neurotransmiţători şi modulatori, glicoproteine şi enzime necesare metabolismului. Sistemul lent este implicat în transportul elementelor citoscheletului (tubulină, actină, neurofilamente). Sistemul retrograd transportă materiale uzate, factori neurotrofici (NGF).

Există 3 tipuri majore de fibre citoscheletice – microfilamentele (cu un diametru de 8nm), filamentele intermediare (Ifs) (7-11nm) şi microtubulii (25nm). Toate aceste 3 tipuri de fibre sunt întalnite in neuroni, in special în axon.

2.3.1. MicrofilamenteleSunt alcătuite în principal din actină. Actina este desigur întâlnită şi în muschi,

unde este implicată în mecanismul de contracţie. Fibrele de actină (F-actina) sunt alcătuite din subunităţi globulare (G-actina). Două subunităţi de F-actină sunt răsucite una în jurul celeilalte pentru a forma o „frânghie” (fig. 2-10).

2.3.2. Filamentele intermediareSpre deosebire de microfilamente sau microtubuli, filamentele intermediare sunt

d.p.d.v biochimic extrem de heterogene. Există 5 clase majore de filamente intermediare, fiecare clasă fiind întâlnită într-un anumit tip de celulă. În sistemul nervos, celulele gliale conţin filamente gliale (o singură proteină cu 51kDa), în timp ce neuronii prezintă NF-L (63kDa), NF-M (169kDa) şi NF-H (200kDa) (cu greutate moleculară joasă, medie şi înaltă).

Chiar dacă filamentele intermediare sunt extrem de variate, ele prezintă un domeniu central de 310 AA (fig. 2-11). Acest domeniu prezintă 2 α-helixuri răsucite unul în jurul celuilalt. Către fiecare capăt al domeniului există 2 regiuni hipervariabile – „capul” şi „coada”.

2.3.3. Microtubulii (MTs)Microtubulii sunt alcătuiţi din tubulină. Precum actina, tubulina prezintă

subunităţi globulare. Însă subunităţile tubulinice nu se aseamănă între ele şi sunt de două feluri: α şi β tubulina; fiecare subunitate (monomer) prezintă 3 domenii. Subunităţile α şi β se asociază pentru a forma dimerii şi acestia se unesc cap la cap pentru a forma protofilamentul. În final 13 protofilamente se aliniază paralel şi în cerc pentru a forma un tub. (fig. 2-12). Tubul este polarizat: prezintă un cap (+) şi o coadă (-). Polimerizarea are loc prin adăugarea de noi subunităţi la capătul (+). În axon, microtubulii sunt aliniaţi astfel încât capătul (-) este îndreptat către corpul celular. În dendrite totuşi, sunt arănjaţi în ambele direcţii.

Polimerizarea necesită un anumit număr de factori accesori şi GTP. Doi din cei mai importanţi factori sunt proteinele accesorii microtubulului (MAPs) şi proteinele tau. Acestea sunt implicate atât în procesul de polimerizare, cât şi în stabilizarea tubului.

2.3.4. Citoscheletul axonalSistemele in vitro au permis izolarea şi analiza a două clase de proteine motorii:

kinezinele si dineinele citoplasmatice.

3

KinezinaKinezinele (KIFs) sunt de asemenea prezente şi în alte celule, unde sunt implicate

în transportul veziculelor şi materialelor de la o celulă la alta şi în formarea fusului în timpul diviziunii celulare. Ele prezintă 2 domenii globulare mari ce au activitate ATP-azică, conectate la un complex de transport. (fig. 2-13A). Kinezinele sunt proteine motorii asociate microtubulilor: KIF1A, KIF1B, KIF2, etc.

Dineina citoplasmaticăDineinele citoplasmatice sunt strâns legate de dineinele din cili şi flageli. Ca şi

kinezinele, ele sunt implicate în formarea de fusului în timpul diviziunii celulare şi de asemenea prezintă două domenii globulare mari. Ele sunt totuşi molecule foarte mari şi mai puţin variate. Cele două domenii globulare conţin fiecare 4 situsuri de legare a ATP şi furnizează energia pentru mişcarea de-a lungul microtubulilor.

TransportulDineinele citoplasmatice şi kinezinele sunt implicate în transport în cadrul

celulelor eukariote, precum şi în mişcarea din timpul diviziunii celulare mitotice şi meiotice. Ambele proteine motorii sunt ATP-aze dependente de microtubuli, activitatea lor fiind localizată la nivelul celor 2 capete globulare (fig. 2-13). Capetele lor se ataşează la un microtubul, iar coada lor se ataşează la veziculele translocate.

Veziculele îmbrăcate în kinezină şi dineină citoplasmatică se mişcă de-a lungul microtubulului urmând nişte linii de ghidare. S-a demonstrat că veziculele învelite în kinezină se mişcă către capătul (+) al microtubulului (anterograd), cele învelite în dineină citoplasmatică se mişcă către capătul (-) (retrograd) (fig. 2-14).

Ataşarea veziculelorCapătul complexului kinezină-dineină citoplasmatică este de o importanţă

deosebită. Deoarece cele 2 proteine motorii se mişcă în direcţii opuse de-a lungul microtubulului, capătul complexului trebuie să se ataşeze de încărcătura (cargo) potrivită. Întradevăr, dineina citoplasmatică trebuie să fie transportată mai întâi într-o formă inactivă de către kinezină către capătul terminal al axonului şi apoi să işi preia încărcătura de material folosit (uzat), şi NGF pentru transportul către corpul celular.

Au fost identificate 2 proteine ce fac legătura între elementele membranare şi lanţurile uşoare de kinezină. Acestea sunt denumite într-un mod hazliu „conducătorul de duminică” („Sunday driver”)(Syd) şi proteina precursorului amiloid (APP). Ambele proteine au un rol important în ataşarea cargoului împachetat înauntrul veziculelor membranoase la kinezină.

Dineina citoplasmatică este o moleculă mult mai mare şi se presupune că îşi ataşează încărcătura printr-un număr de legături polipeptidice în lanţurile ei uşoare.

2.4. Exocitoza şi endocitoza la capătul sinapticDupă zile sau chiar săptămâni, veziculele sinaptice ajung în sfârşit la destinaţia

lor finală – butonul sinaptic. Acum aşteaptă scurtul lor moment de acţiune. Acesta depinde de potenţialul de acţiune. Când acesta are loc, depolarizarea membranei

4

deschide canalele de Ca2+. Influxul de Ca2+ declanşează eliberarea conţinutului veziculei în fanta sinaptică.

Examinarea terminaţiilor sinaptice la ME (microscopul electronic) arată că ele conţin numeroase vezicule sinaptice. Aceste vezicule variază în dimensiuni şi formă, în funcţie de conţinutul lor. Veziculele mici, sferice conţin acetilcolină, glutamat, etc. Alte vezicule mici au o formă elipsoidală şi conţin neurotransmiţători inhibitori cum ar fi glicina. Veziculele mai mari conţin catecolamine, în timp ce veziculele şi mai mari conţin peptide.

În figura 2-15 este prezentată o joncţiune neuromusculară. Aceasta foloseşte acetilcolina drept neurotransmiţător.

Fig. 2-15C arată o imagine de ME a unei joncţiuni neuromusculare de broască. Se observă foarte uşor veziculele. Fiecare dintre ele conţin 5000-10000 molecule de acetilcolină; la nivelul terminaţiei presinaptice pot exista mai mult de 1 milion de vezucule. Axoplasma din spatele veziculelor conţine acumulări dense de elemente citoscheletice. Acest lucru este denumit reţeaua presinaptică.

Veziculele se ciocnesc continuu de membrana presinaptică şi îşi eliberează conţinutul în fanta sinaptică. Aceste pachete de 5000-10000 molecule de acetilcolină reprezintă un „cuantum”. Ele cauzează o depolarizare mică în membrana subsinaptică. Totuşi majoritatea veziculelor fuzionează cu membrana presinaptică şi îşi eliberează conţinutul doar atunci când terminalul presinaptic este depolarizat de un potenţial de acţiune.

În figura 2-16 se prezintă membrana presinaptică a unei joncţiuni neuromusculere pe sectiuni îngheţate.

2.4.1. Adunarea veziculelorAm văzut mai devreme că atunci când veziculele au fost împachetate în

pericarion, ele au fost apoi învelite de către clatrină. Se pare că anumite vezicule sunt ataşate de braţele kinezinei prin intermediul clatrinei. Clatrina nu este desigur specifică neuronului, ea se întâlneşte în majoritatea celulelor secretorii. O altă proteină este totuşi specifică neuronului. Aceasta este synapsina 1. Această proteină formează un înveliş proteic mai ales în cazul veziculelor mici (fig. 2-17).

2.4.2. Ca2+

Calciul liber este în cantităţi foarte mici în celule. Astfel, orice influx de Ca2+

din exterior poate avea un efect dramatic. Unul din aceste efecte este activarea câtorva kinaze. Două dintre aceste kinaze dependente de Ca2+ - protein kinaza A (PKA) şi protein kinaza 2 dependentă de Ca2+- calmodulină, fosforilează synapsina 1 (fig. 2-18).

Secvenţa reacţiilor biochimice determină influxul de Ca2+ în butonul presinaptic, ceea ce duce la eliberarea veziculelor cu synapsină.

2.4.3. Andocarea veziculelorProteine de fuziune specifice sunt necesare pentru a uni membrana veziculelor

sinaptice cu membrana presinaptică. Câteva tipuri de proteine prezintă un rol destul de complicat, însă coordonat. Cele

mai evidente sunt proteinele SNARE.

5

La început acestea au fost clasificate în 2 grupe: vSNARE asociate cu veziculele de secreţie, şi tSNARE asociate cu membranele ţintă.

Pe lânga proteinele SNARE, şi alte proteine joacă roluri importante în cadrul sinapsei. Aici putem include sinaptotagminele şi sinaptofizinele din membrana veziculei; neurexina şi canalele de Ca, de pe faţa P a membranei presinaptice. În plus, câteva proteine non-membranare joacă roluri esenţiale: n-sec1, rab3A, α-SNAP. Acest complex este prezentat în figura 2-18B.

Nu trebuie uitat că semnalul pentru asamblarea tuturor factorilor este sosirea potenţialului de acţiune şi în consecinţă deschiderea canalelor de Ca. Există dovezi că sinaptotagmina funcţionează ca un senzor al Ca2+.

Sinaptofizina, dupa cum se observă în figura 2-18A, este o proteină cu 4 pasaje transmembranare (4TM) şi poate forma un por ionic. Când se formează complexul de fuziune (fig. 2-18B), porul sinaptofizinei se poate alinia cu canalele gemene (fizofilina) în membrana presinaptică.

Proteinele vSNARE şi tSNARE sunt foarte importante pentru fuziunea veziculelor cu membrana presinaptică. Ele formează un complex de legătură. Proteinele non-membranare sunt de asemenea esenţiale, de exemplu Rab3A este un membru al superfamiliei ras a GTP-azelor care joacă un rol important în pregătirea fuziunii veziculelor cu membrana presinaptică. Rab3A se ataşează la complexul de legătură şi dacă rămâne stabil o anumită perioadă de timp pentru a hidroliza GTP-ul, blochează complexul în această poziţie.

NSF şi α-SNAP sunt necesare pentru a finaliza procesul de fuziune. N-sec1 este necesară în etapele iniţiale ale reacţiei. Disocierea ei de sintaxină permite sinaptobrevinei (o proteină vSNARE) să se lege de sintaxină şi SNAP25 (tSNARE).

2.4.4. Eliberarea neurotransmiţătorilorDacă în loc de joncţiunea neuromusculară am analiza o sinapsă tipică, am observa

că veziculele sunt ordonate de către o reţea presinaptică. Această reţea este formată de proiecţii dense care apar din membrana presinaptică şi se îndreapta către interiorul sinapsei (fig. 2-19). Aceste proiecţii sunt legate împreună de filamente fine şi formează o retea ordonată pe faţa P a membranei presinaptice. Desenul pare să fie hexagonal. Şase spaţii triunghiulare înconjoară fiecare proiecţie şi acestea sunt probabil ariile membranare specializate pentru ataşarea veziculelor sinaptice.

Deoarece eliberarea neurotransmiţătorului din veziculele mici este foarte rapidă (aproximativ 200µs după influxul de Ca) se poate spune că veziculele sunt deja în contact cu membrana (lângă canalele de Ca), când soşeşte potenţialul de acţiune; astfel nu ar fi timp suficient pentru ca vezicule să se mute din locurile de ataşare la citoschelet.

Se poate spune în concluzie că există două populaţii de vezicule mici: un grup ce se poate elibera pentru că este deja în contact cu faţa P a membranei presinaptice şi un grup de rezervă ataşat prin sinapsină la citoschelet.

Eliberarea conţinutului veziculei se realizează prin exocitoză.

6

2.4.5. Disocierea complexului de fuziune şi recuperarea şi reconstrucţia membranei veziculare

Se ştie că NSF şi α-SNAP sunt necesare pentru a forma complexul SNARE. Acest complex se formează între 2 membrane diferite (veziculare şi presinaptice). Acesta este denumit complexul trans. Dar odată ce membranele au fuzionat, complexul SNARE este prezent într-o singură membrană, în poziţia cis. În această poziţie, NSF şi α-SNAP în loc să asambleze complexul, îl dezasamblează. Proteinele complexului sunt eliberate şi sunt gata pentru a forma un alt complex ca răspuns la un nou influx de Ca2+.

De îndată ce vezicula este îndepărtată de membrana presinaptică, se poate recicla (fig. 2-20B) sau poate fuziona cu un endozom din cadrul terminaţiei presinaptice (fig. 2-20A). Aici componentele membranei sunt reasamblate şi noi vezicule apar prin înmugurire. Mai există o ipoteză – „kiss and go” – în care vezicula nu îşi pierde niciodată integritatea şi este umplută cu neurotransmiţători şi apoi refolosită (fig. 2-20C).

2.4.6. Realimentarea veziculelorDacă vezicula conţine neurotransmiţători mici, ea este umplută chiar din această

regiune terminală. În alte cazuri, când neurotransmiţătorul nu este sintetizat aici, ci în corpul celular, vezicula este transportată de-a lungul axonului prin intermediul sistemului retrograd. Aceste vezicule de obicei fuzionează pentru a forma un corp multivezicular.

Acest mecanism este exemplificat în figura 2-21.

2.4.7. Finalizarea eliberării neurotransmiţătorilorEliberarea lor se încheie prin înlăturarea ionilor de Ca. Există mai multe

mecanisme de înlaturare a acestora: sechestrarea în mitocondrii, în cisternele RE şi probabil cel mai important prin calmodulina.

De îndată ce Ca2+ este îndepărtat, semnalul de eliberare a transmiţătorilor dispare. Potenţialul sinaptic revine la starea lui iniţială.

Fig. 2-1 : Neuronul – celulă secretorie – (A) Neuron tipic; transmiţătorul este eliberat în fanta sinaptică; (B) Celulă tipică neurosecretorie; neurosecreţie este eliminată într-un vas sanguin.

7

Fig. 2-2 : Corpul celular al unui neuron cortical (ME).

Fig. 2-3 : Ancorarea ribozomului la reticulul endoplasmatic (RE) – (A) Ribozomul se ataşează la capătul 3’ al ARNm şi atunci când întalneşte secvenţa de start AUG începe translaţia; secvenţa iniţială de AA se numeşte secvenţă semnal; (B) Secvenţa semnal este recunoscută de o proteină de recunoaştere a semnalului (SRP) ce se ataşează la ea şi la ribozom; (C) SRP este recunoscut de către o proteină („docking protein”)(DP) din membrana RE; translocaţia continuă la nivelul ribozomului şi lanţul polipeptidic trece în lumenul RE.

8

Fig. 2-4 : Inserţia co-translaţională a polipeptidului în RE – (A) Lanţul polipeptidic este sintetizat la nivelul ribozomului şi inserat în lumenul RE şi apoi secvenţa semnal este înlăturată. (B) Cand se ajunge la secvenţa stop (UAA) tranlsaţia încetează şi cele 2 părţi ale ribozomului se separă pentru a fi reciclate.

Fig. 2-5 : Două rezultate ale procesului de co-translaţie; (A) - polipeptidul este în întregime în lumenul RE; (B) – segmente hidrofobice ale polipeptidului asigură prinderea sa în membrana RE.

9

Fig. 2-6 : Glicozilarea în RE şi aparatul Golgi – N-glicozilarea; pasul iniţial este transferul unui oligozaharid catre rezidul de asparaginaza ;

Fig. 2-7 : Structura aparatului Golgi – Corpul celular al neuronilor conţine numeroase aparate Golgi. Fluxul este de la RE prin veziculele de transport catre faţa cis a aparatului Golgi; veziculele feţei cis formează o saculă şi se mută către faţa trans; în final veziculele înmuguresc şi se elimină de pe această faţă.

10

Fig. 2-8 : Trischelionul – (A) trischelion de clatrină; (B) trischelioanele de clatrină se asamblează spontan pentru a forma hexagoane şi pentagoane; (C) Imagine la ME; (D) 36 trischelioni organizaţi într-o reţea de 12 pentagoane şi 8 hexagoane formează o „pătură” ce înconjoară veziculele.

Fig. 2-9 : Diagrama căii de export a proteinelor.

11

Fig. 2-10 : Structura microfilamentelor.

Fig. 2-11 : Structura filamentelor intermediare şi a neurofilamentelor – (A) IF – 2 α-helixuri răsucite unul în jurul celuilalt; fiecare segment se termină într-o regiune variabilă; (B) capetele şi cozile variabile tind să se unească, formând un fascicul; (C) neurofilamente observate la ME (săgeţile indică neurofilamentele).

12

Fig. 2-12 : Structura moleculară a tubulinei – (A) structura moleculară a microtubulilor; tubul prezintă 13 rânduri longitudinale de unităţi α şi β; aceste rânduri sunt denumite protofilamente; (B) în prezenţa GTP, heterodimeri α şi β sunt adăugaţi la capătul (+) şi sunt înlăturaţi la cel (-); încorporarea unui radioizotop ne permite vizualizarea unei pete negre ce se mişcă de-a lungul microtubulului.

Fig. 2-13 : Structura kinezinei şi dineinei citoplasmatice (A) kinezina; (B) dineina citoplasmatică – este o moleculă mult mai mare decât kinezina cu o structură mult mai complexă; DHC=dynein heavy chain; DIC=dynein intermediate chain; DLC=dynein light chain.

13

Fig. 2-14 : Transportul axoplasmic (schematic) – (A) (i) veziculele învelite în kinezină şi dineină se mişcă de-a lungul microtubulilor în direcţie anterogradă şi retrogradă; (ii) kinezină ce portă o dineină inactivată; (B) Diagramă schematică ce arată vezicule secretorii conţinând neurotransmiţători sau componente membranare ce se mişcă în direcţie anterogradă; alte materiale, probabil membrane folosite se mişcă către corpul celular în principal sub formă ce corpi multiveziculari; aceştia îşi varsă conţinutul în lizozomii corpului celular pentru digestia ulterioară; (C) legături încrucişate realizate de dineină / kinezină.

14

Fig. 2-15 : Joncţiunea neuromusculară (A) Fibre nervoase motorii inervează un grup mic de fibre musculare (unitate motorie); (B) o porţiune din unitatea motorie; (C) joncţiune neuromusculară observată la ME – fibra musculară este în dreapta jos, se observă membrana bazală, sarcolema fibrelor musculare.

Fig. 2-16 : Membrana presinaptică a unei broaşte – (A) Imagine la ME arată o membrană la 3ms după ce nervul a fost stimulat; (B) Membrana presinaptică la 5ms după stimulare; pete largi adiacente rândurilor paralele de vezicule sunt vizibile; ele reprezintă locurile unde veziculele sinaptice au fuzionat cu membrana şi au eliminat conţinutul; (C) Membrana la 50ms.

15

Fig. 2-17 : Ataşarea veziculelor la citoscheletul de fodrină.

Fig. 2-18 : Veziculele ajung la nivelul membranei presinaptice – (A) O veziculă sinaptică este ataşată prin intermediul sinapsinei la citoschelet; (B) Ilustrare a complexului de andocare (docking complex)

16

Fig. 2-19 : Organizarea unei reţele presinaptice în cadrul unei sinapse centrale. Fiecare spaţiu triunghiular constituie un „loc de ataşare a veziculei”(VAS) unde veziculele sinaptice pot veni şi îşi pot eliberea conţinutul în fanta sinaptică. dp=proiecţii dense; mt=mitocondrii; sv=vezicule sinaptice.

Fig. 2-20 : (A) Veziculele sinaptice fuzionează cu membrana presinaptică şi îşi eliberează conţinutul în fanta sinaptică; constituenţii membranei veziculare difuzează în membrana presinaptică şi sunt recunoscuţi de către clatrină sau sinapsina 1; în ambele cazuri, veziculele se formează prin invaginare; moleclele de dinamină comprimă vezicula şi o înlătura din membrana presinaptică; vezicule îmbrăcate în sinapsină se ataşează la citoschelet, iar cele îmbrăcate în clatrină pierd clatrina şi fuzionează cu un endozom; veziculele înmuguresc din endozom şi sunt umplute cu neurotransmiţători. (B) Ciclul (A) dar fără pasajul prin endozomi; (C) Ipoteza „kiss and go”

17

Fig. 2-21 : Umplerea veziculelor sinaptice cu transmiţători specifici – o pompa de protini înlătură H+ din veziculă; gradientul creat este folosit pentru a transport neurotransmiţătorul (NT) în veziculă.

18