Presynaptic calcium dynamics during short-term plasticity

短期可塑性期间的突触前钙动态

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2015-06266
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.04万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2019-01-01 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Communication between neurons occurs via synaptic contacts, information is coded by the temporal properties and the quantity of neurotransmitter release. Neurotramsitter release is tightly regulated and controlled by changes in presynaptic calcium concentration. Presynaptic activity leads to the activation of various types of calcium channels and hence calcium entry to the terminal from extracellular sources, in addition calcium can also be released from intracellular pools in an activity-dependent fashion. Dynamic changes in calcium concentration endow the terminal with the ability to operate at a wide variety of release modes. It has been long believed that that these various modes of presynaptic operation can be explained by changes in calcium concentration. In contrast, in the current proposal we propose to test the following hypothesis: ***Calcium entry via different types of voltage gated calcium channels regulate and control distinct physiological properties of neurotransmitter release. We propose that the properties, the density, and the spatial distribution of specific voltage-gated calcium channels (VGCCs) in presynaptic terminals allows targeted calcium influx to initiate the different modes of neurotransmitter release under specific patterns of activity. ***In order to test this hypothesis; the experimental plan is divided into three objectives:****1. How does the distribution of VGCCs differs between active zones in the same presynaptic terminal? What role do different types of VGCCs play in neurotransmitter release? ***2. How does repetitive activity modulate calcium microdomains to shape short-term facilitation of neurotransmitter release? ***3. How and under what circumstances are calcium elevations globalized? ***We will use pharmacological approaches to determine the contribution of various types of VGCCs to synaptic interactions during various levels of activity, while properties of different release mechanism will be evaluated with quantal analysis. We will use RAMP microscopy to determine the size and distribution of calcium microdomains and how they change during increased synaptic activity. And finally we will use electron microscopy to determine the spatial distribution of various types of VGCCs in relation to the active zones in single presynaptic terminals. Altogether these experiments will provide a complex and comprehensive picture on how calcium entry during neuronal activity via different types of VGCCs shape neurotransmitter release. **
神经元之间的通信通过突触接触进行,信息由时间特性和神经递质释放量编码。神经递质的释放受到突触前钙浓度变化的严格调节和控制。突触前活动导致各种类型的钙通道的激活,因此钙从细胞外来源进入末端,此外钙也可以以活动依赖性方式从细胞内库中释放。 钙浓度的动态变化使终端能够在多种释放模式下运行。长期以来,人们一直认为这些不同的突触前操作模式可以通过钙浓度的变化来解释。相反,在当前的提案中,我们建议测试以下假设:***通过不同类型的电压门控钙通道的钙进入调节和控制神经递质释放的不同生理特性。我们提出,突触前末梢中特定电压门控钙通道(VGCC)的特性、密度和空间分布允许有针对性的钙流入,从而在特定的活动模式下启动不同模式的神经递质释放。 ***为了检验这个假设;实验计划分为三个目标:****1.同一突触前末梢活跃区之间 VGCC 的分布有何不同?不同类型的 VGCC 在神经递质释放中发挥什么作用? ***2.重复活动如何调节钙微区以形成短期促进神经递质释放? ***3.钙升高如何以及在什么情况下全球化? ***我们将使用药理学方法来确定各种类型的VGCC在不同活动水平期间对突触相互作用的贡献,同时将通过定量分析来评估不同释放机制的特性。我们将使用 RAMP 显微镜来确定钙微域的大小和分布以及它们在突触活动增加期间如何变化。最后,我们将使用电子显微镜来确定各种类型 VGCC 相对于单个突触前末梢活动区的空间分布。总之,这些实验将提供一幅复杂而全面的图景,说明神经元活动过程中钙如何通过不同类型的 VGCC 进入,从而影响神经递质的释放。 **

项目成果

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