O ciclo da vesícula sináptica, espinhos dendríticos e a transdução de sinal / Synaptic vesicle cycle, dendritic spines and signal transduction

No sistema nervoso, a sinapse é a estrutura que permite a um neurônio passar um sinal elétrico ou químico a outro neurônio ou outra célula (muscular ou glandular). A palavra sinapse vem de "synaptein", palavra que Sir Charles Scott Sherrington e seus colegas acunharam do grego "syn" (junto) e "haptein"(afivelar). As sinapses podem ser separadas entre elétricas e químicas, porém a maior parte da transmissão sináptica é realizada através das sinapses químicas. Apesar das sinapses químicas terem uma resposta mais lenta que as elétricas, elas possuem a vantagem da amplificação do sinal gerada através de uma cascata de segundos mensageiros. As sinapses químicas podem ser excitatórias ou inibitórias e são caracterizadas por um terminal pré-sináptico (onde estão presentes as vesículas que contêm os neurotransmissores) em contato com um terminal pós-sináptico (onde estão presentes os receptores ionotrópicos e metabotrópicos para esses neurotransmissores) separados pela fenda sináptica. As sinapses típicas acontecem sobre axônios (axo-axônicas), sobre dendritos (axo-dendríticas), sobre o soma de outro neurônio (axo-somáticas) e sobre os espinhos dendríticos...

In the nervous system, the synapse is the structure that allows a neuron pass an electrical or chemical signal to another neuron or another cell (muscle or glandular). The word synapse comes from "synaptein" that Sir Charles Scott Sherrington and his colleagues minted from the Greek "syn" (together) and "haptein"(buckling). Most part of the synaptic transmission is performed through chemical synapses. Chemical synapses have a slower response than the electric ones; they have the advantage of amplifying the signal generated through a cascade of second messengers. Chemical synapses can be excitatory or inhibitory and are characterized by a presynaptic terminal (where there are vesicles that contain the neurotransmitters) in contact with a postsynaptic terminal (where there are the ionotropic and metabotropic receptors) separated by the synaptic cleft. Synapses can occur on axons (axo-axonal), on dendrites (axodendritic), on soma (axo-somatic) and on dendritic spines...

Neurotransmissão glutamatérgica e plasticidade sináptica: aspectos moleculares, clínicos e filogenéticos / Glutamatergic neurotransmission and synaptic plasticity: molecular, clinical, and phylogenetic aspects

A comunicação entre neurônios é passível de constantes modificações, até mesmo no encéfalo adulto. Esta capacidade de circuitos neuronais fortalecerem ou enfraquecerem suas interações sinápticas específicas (fenômeno conhecido como plasticidade sináptica) pode ocorrer de acordo com as diferentes demandas ambientais, o que favorece a noção de que alterações dinâmicas na comunicação entre neurônios estão na base da flexibilidade comportamental (i.e., processos de aprendizagem e memória). Nas últimas décadas, o avanço das neurociências tem permitido uma melhor compreensão a respeito da plasticidade sináptica, especialmente a plasticidade de sinapses glutamatérgicas, cujos processos moleculares de modificação sináptica parecem estar entre os mais comuns de todo o sistema desse progresso na ciência básica tem contribuído para uma melhor compreensão acerca dos processos patológicos envolvendo as sinapses glutamatérgicas, como a doença de Alzheimer. Além disso, a crescente compreensão sobre o funcionamento da comunicação glutamatérgica tem ajudado a esclarecer como as sinapses, em geral, teriam se originado e evoluído na escala filogenética do reino animal (Metazoa)...

Communication between neurons is subject to constant changes, even in the adult brain. This ability of neural circuits to strengthen or weaken their specific synaptic interactions (a phenomenon known assynaptic plasticity) may occur according to different environmental demands, which favors the idea that dynamic changes in the communication between neurons underlie behavioral flexibility (i.e., learning and memory processes). In recent decades, advances in neuroscience has allowed a better understanding of synaptic plasticity, specially the plasticity of glutamatergic synapses, whose molecular processes of synaptic change appear to be among the most common throughout the central nervous system.Much of this progress in basic science has contributed to a better understanding of pathological processes involving the glutamatergic synapses, such as Alzheimer's disease. Furthermore, the growing understanding about the physiology of glutamatergic communication has helped explain how synapses, in general, would have originated and evolved in the phylogenetic scale of the Metazoa...

O ciclo da vesícula sináptica: panorama molecular / The synaptic vesicle cycle: a molecular overview

A presente revisäo aborda um ponto específico dentro da sinapse, provavelmente o mais crucial: as interações moleculares entre proteínas da membrana das vesículas sinápticas e da membrana plasmática pré-sináptica. Uma linguagem molecular muito precisa permite a fusäo entre as membranas da vesícula sináptica e a plasmática, fusäo que libera o neurotransmissor contido na vesícula para a fenda sináptica. A vesícula sináptica foi alvo, nos últimos anos, de uma verdadeira dissecçäo molecular. É a organela celular com a mais completa descriçäo estrutural e cinética de seus componentes protéicos. A descoberta de famílias de proteínas homólogas, presentes em todos os tipos celulares eucariotos, como a Rab e a SNARE (SNAP receptors), demonstrou que o ciclo da vesícula sináptica é uma interaçäo entre sistemas protéicos, universais e específicos, de regulaçäo do tráfego vesícular e de fusäo de membranas lipídicas. O endereçamento e o controle do fluxo das estruturas precursoras das vesículas sinápticas até o terminal sináptico säo realizados pela família Rab de pequenas GTPases. As proteínas da superfamília das kinesinas säo as responsáveis pela açäo mecânica no transporte anterógrado das estruturas precursoras, ao longo dos microtúbulos do citoesqueleto axonal. As proteínas SNARE realizam a fusäo das vesículas com a membrana do terminal pré-sináptico. A proteína sinaptotagmina controla a formaçäo do complexo SNARE em um modo dependente de cálcio. Embora já se tenha conhecimento da maior parte das proteínas envolvidas no ciclo da vesícula sináptica, tem-se ainda que elucidar muitas das funções e interrelações entre elas

Aspectos moleculares da transmissäo sináptica / Molecular aspects of synaptic transmission

O Sistema Nervoso Central produz o nosso estado consciente mediante um contínuo fluxo de informaçöes e armazenamento de memórias ao longo da vida, a partir de diferentes estímulos externos. Ao mesmo tempo, controla a concentraçäo dos nossos fluidos internos e o trabalho de músculos e glândulas. A transmissäo sináptica é o processo básico de toda esta atividade. Bilhöes de neurônios se comunicam entre si via milhares de sinapses, e cada sinapse, por sua vez, é uma estrutura regulada independentemente. A partir desta complexidade, em lugar de caos, surge uma singular ordem na informaçäo processada pelo cérebro. A secreçäo de neurotransmissores na zona ativa da sinapse é o evento primário da comunicaçäo interneuronal. Este processo é regulado por um tráfego de membranas altamente orquestrado dentro do terminal pré-sináptico. Os neurotransmissores säo armazenados em vesículas sinápticas. A despolarizaçäo de um terminal nervoso por um potencial de açäo resulta na abertura de canais de cálcio, operados por voltagem. O influxo do Ca²+ resultante deflagra a exocitose, que é uma rápida fusäo de vesículas com a membrana plasmática, liberando neurotransmissores para a fenda sináptica. A exocitose envolve a junçäo de proteínas intrínsecas das membranas plasmáticas, vesicular e pré-sináptica, mediante proteínas específicas de ancoragem e fusäo na zona ativa (SNARE). Em seguida à liberaçäo, as membranas das vesículas säo rapidamente reincorporadas via endocitose e recicladas dentro do terminal sináptico. O terminal é, portanto, uma unidade autônoma que contém todos os elementos requeridos para a exocitose das vesículas, as proteínas responsáveis pela biossíntese do neurotransmissor e recaptaçäo das vesículas. Uma vez liberado, o neurotransmissor difunde através da fenda sináptica e interage com proteínas receptoras na membrana do neurônio pós-sináptico produzindo, em uma fraçäo de milissegundo, uma permeabilidade intensa e temporária aos íons Na+ e K+, provocando a despolarizaçäo total de cerca de 100 mV desde um potencial de repouso em torno de -60mV. Isto gera um potencial de açäo que se difunde ao longo da membrana do neurônio pós-sináptico, podendo alcançar o seu próprio terminal e deflagrar novo movimento de Ca²+ para o citosol, gerando um novo potencial. Várias proteínas dentro do terminal pós-sináptico estäo envolvidas neste processo.