D-Seriini on tärkeä synaptisessa plastisuudessa

D-seriini säätelee pikkuaivojen LTD prosessia ( long term depression) ja motorista koordinaatiota delta2 glutamaattireseptorin kautta.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21460832


LÄHDE alkuvuodelta 2011:

Nat Neurosci. 2011 May;14(5):603-11. Epub 2011 Apr 3. D-serine regulates cerebellar LTD and motor coordination through the δ2 glutamate receptor.

Kakegawa W, Miyoshi Y, Hamase K, Matsuda S, Matsuda K, Kohda K, Emi K, Motohashi J, Konno R, Zaitsu K, Yuzaki M.

Source

Department of Physiology, School of Medicine, Keio University, Shinjuku-ku, Tokyo, Japan.

Abstract (Suomennosta)

D-serine (D-Ser) is an endogenous co-agonist for NMDA receptors and regulates neurotransmission and synaptic plasticity in the forebrain.

D-seriini on endogeeninen koagonisti NMDA-reseptorille ja säätelee hermoimpulssinvälitystä ja synaptista plastisuutta etuaivojen alueella.

D-Ser is also found in the cerebellum during the early postnatal period.

Varhaisena syntymänjälkeisenä jaksona on D-seriiniä havaittavissa myös pikkuaivojen alueelta.

Although D-Ser binds to the δ2 glutamate receptor (GluD2, Grid2) in vitro, its physiological significance has remained unclear.

Vaikka koeputkitutkimuksissa D-seriini sitoutuu delta2 glutamaattireseptoreihin (GluD2, Grid2) , on asian merkitys ollut aiemmin selvittämättä.

Here we show that D-Ser serves as an endogenous ligand for GluD2 to regulate long-term depression (LTD) at synapses between parallel fibers and Purkinje cells in the immature cerebellum.

Nyt tutkijat kuitenkin ovat pystyneet osoittamaan, että D-seriini toimii ligandina GluD2 reseptoreille epäkypsän pikkuaivon paralleelisäikeitten ja Purkinjen solujen välisissä synapseissa säätelemässä pitkäaikaisvaimentumaa (LTD).

D-Ser was released mainly from Bergmann glia after the burst stimulation of parallel fibers in immature, but not mature, cerebellum.

D-seriiniä vapautuu pääasiassa Bergmannin gliasoluista epäkypsässa pikkuaivossa paralleeleja säikeitä stimuloivan purkauksen jälkeen, mutta kypsässä pikkuaivossa ei vapaudu D-seriiniä.

D-Ser rapidly induced endocytosis of AMPA receptors and mutually occluded LTD in wild-type, but not Grid2-null, Purkinje cells.

D-Seriini indusoi AMPA-reseptoreitten nopean endosytoosin tukkien LTD prosessin tavallisessa Purkinjen solussa, mutta ei sellaisessa, missä ei ollut Grid.

Moreover, mice expressing mutant GluD2 in which the binding site for D-Ser was disrupted showed impaired LTD and motor dyscoordination during development.

Lisäksi hiirissä, joilla oli mutatoitunut GluD2 reseptori, johon D-seriiniä ei voinut kiinnittyä, LTD prosessikin oli huonontunut ja eläimen kehityksen aikana esiintyi motorista dyskoordinatiota.

These results indicate that glial D-Ser regulates synaptic plasticity and cerebellar functions by interacting with GluD2.

Nämä tulokset viitaavat siihen, että gliaasolujen D-seriini säätelee synaptista plastisuutta ja pikkuaivojen funktioita vuorovaikuttamalla GluD2 reseptoriin.

PMID:

21460832

[PubMed - indexed for MEDLINE]

D-Seriinisignalointi synapsissa

http://www.pnas.org/content/104/8/2950/F5.expansion.html
http://www.pnas.org/content/104/8/2950/F5.large.jpg

Fig. 5.
D-seriinisignaloinnin kaava aivoissa glutamaattiergisessä synapsissa.

Model for d-serine signaling in the brain. d-serine is synthesized from l-serine by SR and stored primarily within astrocytes ensheathing neuronal synapses containing NMDA receptors.

D-seriinimuoto syntetisoituu L-seriinimuodosta entsyymillä seriinirasemaasi (SR); sitten D-muotoa säilötään astrosyytin sisällä aivan neuronin synapsin lähistöllä paikassa, missä astrosyyttinen NMDA-reseptorikin on lähellä.

SR and d-serine may also occur in neurons (4).

Seriinirasemaasia ja D-seriinimuotoa voi olla myös neuronin sisällä, mutta tämä ei ole kuvattu tässä piirroksessa.

When the presynaptic neuron releases glutamate, it acts not only on the postsynaptic neuron, but also on the surrounding astrocyte resulting in the activation of glutamate receptors and the subsequent synthesis and release of d-serine presumably through SR's association with glutamate receptor interacting protein.

Kun glutamaattiergiseen neuroniin tulee impulssi, se vapauttaa presynaptisesti glutamaattia , jota tulee synapsiväliin vaikuttamaan postsynaptisen neuronin reseptoriin (NMDAR) , mutta lisäksi astrosyytissä näkyvään glutamaattireseptorityyppiin, mikä aktivoituu myös ja astrosyytissä, joka on metabolinen solu, aktivoituu nyt D-seriinin synteesi ja vapautuminen. Oletettavasti tämä tapahtuu seriinirasemaasin (SR) ollessa assosioituneena glutamaattireseptorin kanssa vuorovaikutuksessa olevaan proteiiniin (GRIP).

In the synaptic cleft, d-serine binds to the glycine/d-serine-binding site on the NMDA receptor and, in conjunction with l-glutamate, results in the opening of the receptor channel.

Synapsiraossa D-seriini sitoutuu glysiini/D-seriini-sitoutumiskohtaan NMDA-reseptorissa: konjunktiossa L-glutamaattiin se saa aikaan reseptorikanavan aukeamisen.

Calcium entering the postsynaptic neuron, together with calmodulin (not shown), activates nNOS leading to the production of NO, which can then diffuse into adjacent astrocytes or neurons to S-nitrosylate SR.

Kun nyt kalsium (Ca++) menee kalmoduliinin kanssa postsynaptiseen neuroniin, aktivoituu entsyymi nNOS, mikä johtaa typpioksidiproduktioon (NO) ja tätä taas voi diffundoitua lähistön astrosyytteihin tai neuroneihin S- nitrosyloimaan seriinirasemaasia (SR).

S-nitrosylation of SR at C113 prevents ATP from binding to SR, thus inhibiting enzyme activity.

Seriinirasemaasin S-nitrosylaatio Cysteiini C113 asemaan estää ATP:tä sitoutumasta seriinirasemaasiin ja näin entsyymi inhiboituu.

This model affords a potential negative feedback loop to regulate NMDA neurotransmission.

Tällainen malli tarjoaa mahdollisuuden negatiivisen feedback silmukkaan NMDA-välitteisessä neurotransmissiossa.