A cerebro-spinális traktus „út-találása” A.J. Canty, M. Murphy / Progress in Neurobiology 85 (2008) 214–235

Idegi nyúlványok fejlődése Nyúlvány-kinövés – az idegsejt-polaritás kialakulása Nyúlvány-növekedés (elongáció) Irányválasztás – „aktivitás-független” benövés attraktív, repulzív, permisszív felületek Kötegelődés Aktivitás-függő nyúlvány-szelekció; szinaptogenezis

Pattern generátor Taricha torosa TTX

P17 P2 Fejlődés-diktálta nyúlvány-elimináció V. réteg V. réteg Stanfield; O’Leary; 1985-95 Retrográd jelzéssel a medulla felől visszajelezhető : P2: a teljes V. kérgi réteg P17: szenzomotoros kéreg P2-nél + P17-nél végzett kettős visszajelzés: Nem a sejtek, csak a nem megfelelő helyen végződő nyúlványok „tűnnek el”: Fejlődés-diktálta nyúlvány-elimináció

BDNF I. „Poli-innerváció” specifikus szinapszisok II. Az izom véglemez „érése”: nAChR-ok eloszlása

Agrin agrin „Szinaptikus” magokban eltérő génaktiváció Domének: FS: follistatin; LE: lamininEGF; LG: lamininG; E:EGF a, b : neurotripszin hasító hely; N/y, B/z: alternatív splicing helyek → agrin izoformák Bányai et al., PloSone 5: e10758. „Szinaptikus” magokban eltérő génaktiváció 10/m2 104/m2 ACh receptorok a2bgd a2bed Extra szinaptikus régió Szinaptikus régió J.Sanes, 1995 integrin DG Heparin binding Growth-associated mol. laminin utrophin dystropin NCAM MUSK rapsyn HSPG Lamina basalis AChR agrin

Szinapszis, szinaptogenezis a KIR-ben Szinatogenezis: synaptic prepatterning, dendritic filopodial motility, contact stabilization synaptic maturation Synaptic plasticity parakrin „szinapszis” „en passant” és terminális szinapszisok

Cadherinek, Protocadherinek Guidance molecules involved in synapse formation and axon branching. Model for BDNF/TrkB receptor functions and signaling in synaptogenesis. Model for EphB2 receptor functions and signaling in synaptogenesis Role of ephrinBs in shaft and spine synapse formation. Szinapszist stabilizáló molekula-párok: ephrinB / EphB, Cadherinek, Protocadherinek SynCaM, Neurexin / neuroligin

Protocadherinek Matthew et al., 2007

Jena, B.J., J. Cell. Mol. Med. Vol 8, No 1, 2004

SNARE proteins ("SNAP and NSF attachment receptors") IC vezikula fúzió plazmamembránhoz, lizoszóma membránhoz, stb SNARE motif : 60-70 amino sav ; reverzibilis kapcsolódás : szoros, négyszeres helix köteggé: "trans"-SNARE complexum. syntaxin 1 and SNAP-25 sejt membránon, kluszterekben; synaptobrevin (vesicle-associated membrane protein or VAMP) a vezikula membránban. N-ethylmaleimide-sensitive factor Synaptotagmin: Ca-szenzor J.Rothman, 1979 1,5 nm Georgiev DD, 2007

PDZ-containing proteins mammalian PSD-95 subfamily of MAGUKs PSD-95/SAP90, SAP97, PSD-93/chapsyn-110 and SAP102. Discs large (Dlg) is the Drosophila homologue of PSD-95. S-SCAM (also known as WWP3/MAGI-1) contains two WW domains in addition to GK and PDZ domains (Dobrosotskaya et al 1997, Hirao et al 1998). ZO-1 and ZO-2 at tight junctions of epithelial cells. p55 the cell membrane of erythrocytes. LIN-2/CASK with a calmodulin-dependent protein kinase (CaMK)-like domain. LIN-2 : a ternary complex with LIN-7 and LIN-10. Scribble : leucine-rich repeats (LRR); required for epithelial cell polarity (Bilder & Perrimon 2000). NHERF, INAD, GRIP and MUPP1 (Ullmer et al 1998) multi-PDZ proteins. PDZ domains GK domains. PTB, phosphotyrosine kötő domain. PSD-95 (szinapszisban kapcsolódnak hozzá: neuroligin, NMDA receptor, AMPA receptor, K-csatornák, stb) PSD-95 család /alcsaládja a MAGUK (membrane associated guanilate kinase) fehérjéknek

Kémiai szinapszis 1949! Propagated waves [Ca2+]I release BDNF GABA phosphorylation Protein synthesis exocytosis ECM Protein production Growth cone target GABAA GABAB Jelitai, Madarasz; 2006 Szinapszisok csak együttesen aktív „partnerek” között alakulhatnak és maradhatnak fenn

Nagy depolaririzáló hullámok (GDP) „Fire together, wire together” Ben-Ari, 2007 Corpus geniculatum laterale a rétegzettség megszűnik, ha a n. opticus-t szinkron ingerlik Nagy depolaririzáló hullámok (GDP) a fejlődő agy különböző helyein keletkeznek meghatározott rost-kötegek mentén terjednek a szinkron-aktív axonok szinapszis-képzését biztosítják az alapvető vetítő pályarendszerek kialakításában nélkülözhetetlenek

Ribosomes indicate sites of local protein synthesis. Ribosomes indicate sites of local protein synthesis. (A) Non-uniform distribution of ribosomes (black dots) in hippocampal CA1 dendrite and spines (red, PSD surface area). (B) Free polyribosomes (red arrows) and putative monosomes (blue arrows) in a large mushroom spine with an en face PSD (encircled in red). (C) Polyribosome (red arrow) associated with endoplasmic reticulum of a spine apparatus (SA) in a dendritic spine (S) adjacent to a neuron (N) in mouse neocortex. Scales, 200 nm. (Panel A is from http://synapses.clm.utexas.edu/anatomy/ribosome/ribo2.stm; reprinted, with permission, from J. Spacek; panel B is modified from Bourne et al. 2007a; reprinted, with permission, from the author; panel C is from http://synapses.clm.utexas.edu/anatomy/ribosome/ribo3.stm; reprinted, with permission, from J. Spacek.)‏ Kristen M. Harris, and Richard J. Weinberg Cold Spring Harb Perspect Biol 2012;4:a005587 ©2012 by Cold Spring Harbor Laboratory Press

Fehérje szintézis a nyúlvány-végeken FMRP („fragile X mental retardation protein”): szelektív RNS-kötő fehérje; a dendritikus mRNS transzportban és a szinapszisok lokális fehérje szintézisében játszik fontos szerepet (Antar and Bassell, 2003; Jin and Warren, 2003; Bassell and Kelic, 2004; Bear et al., 2004; Jin et al., 2004; Willemsen et al., 2004). FMRP kapcsolódhat mRNS-hez, poliriboszómákhoz, és mikroRNS (miRNA) komplexumokhoz (Brown et al., 2001; Darnell et al., 2001; Jin and Warren, 2003; Jin et al., 2004). Törékeny X-szindróma (Fragile X syndrome; FXS), az örökletes mentális retardáció leggyakoribb formája, amelyet az Fmr1 gén mutációja okoz.. FMRP-mRNS komplexumok a mikrotubulusok mentén és aktivitás-függő módon szállítódnak a nyúlványokban. (De Diego Otero et al., 2002; Antar et al., 2005; Dictenberg et al., 2008). FMRP a kinesin-1 mRNS transzport adapter-molekulája; különböző kinesin-ekkel kapcsolódhat. (Davidovic et al., 2007; Dictenberg et al., 2008). FMRP gátolja a megkötött mRNS-ek transzlációját in vitro, transzfektált sejtekben és a fejlődő agyban is. (Laggerbauer et al., 2001; Li et al., 2001; Zalfa et al., 2003; Lu et al., 2004; Wang et al., 2004). Foszforilált eIF4E (Ser209) nukleációs faktor a növekedési kúpban. Immunfluoreszcens felvétel Li, Bassell, Sasaki 2009. Frontiers in Neural Circuits; www.frontiersin.org Vol 3 | Article 11