Yliopiston etusivulle Suomeksi På svenska In English Helsingin yliopisto

Effect of protein synthesis inhibitors on the function of the neuronal K-Cl cotransporter KCC2

Show full item record

Files in this item

Files Description Size Format View/Open
effectof.pdf 867.7Kb PDF View/Open
Use this URL to link or cite this item: http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201006162050
Vie RefWorksiin
Title: Effect of protein synthesis inhibitors on the function of the neuronal K-Cl cotransporter KCC2
Author: Puskarjov, Martin
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Department of Biological and Environmental Sciences, Physiology and Neuroscience
Thesis level: Master's thesis
Abstract: The Cl- and HCO3- electrochemical gradients across the plasma membrane dictate the electrical consequences of GABAA receptor (GABAAR) function and thereby play a significant role in neuronal GABA-mediated signalling. In adult pyramidal neurons, responses to GABA are maintained hyperpolarizing mainly by the action of K-Cl cotransporter isoform 2 (KCC2). KCC2 acts as a Cl- extrusion mechanism responsible for setting the intracellular Cl- concentration below the electrochemical equilibrium, a necessary condition for hyperpolarizing inhibition mediated by GABAARs.

Recent evidence suggests that plasmalemmal KCC2 has a very high rate of turnover, pointing to a novel role for changes in KCC2 expression in diverse manifestations of neuronal plasticity. Some studies indicate that rapid down-regulation of KCC2 may be a general early response involved in various kinds of neuronal trauma.

In this work, whole-cell patch-clamp was used to examine KCC2 function under a pharmacologically induced arrest of protein synthesis in living hippocampal brain slices from rat. The stability of KCC2 function was quantitatively assessed on the basis of the dendritic Cl- extrusion capacity in the presence of protein synthesis inhibitors cycloheximide and emetine. The parameter used for assessing extrusion capacity was a somato-dendritic Cl- gradient, which was imposed by a somatic Cl- load that resulted in a gradient of EGABA (ΔEGABA).

The results of this study show that under general protein synthesis inhibitor-induced arrest of translation, KCC2 function persists unperturbed for at least 4 hours and hence that the cessation of mRNA translation cannot rapidly induce downregulation of KCC2-mediated Cl- extrusion. This finding precludes the use of protein synthesis inhibitors for rapid modulation of KCC2 function. Indirectly, the results presented here imply that the levels of KCC2 under pathophysiological conditions are primarily determined by the degradation rate and not by de novo synthesis.Gamma-aminovoihappo (GABA) on pääasiallinen hermoärsytystä ehkäisevä välittäjäaine aivoissa. GABA toimii sitoutumalla A tyypin GABA reseptoreihin (GABAAR), jotka ovat läpäiseviä kloridille (Cl-) ja bikarbonaatille. GABA-välitteinen nopea ehkäisy on riippuvainen hermosolukalvon yli vallitsevasta sisäänpäin suuntautuneesta Cl-:n sähkökemiallisesta gradientista, joka, GABA:n sitouduttua GABAAR:n, ajaa Cl- ioneja solun sisätilaan hyperpolaroiden solun lepokalvojännitteen. Neuronaalinen K-Cl-kuljettaja KCC2 poistaa aktiivisesti kloridia hermosoluista, mikä on välttämätön edellytys hyperpolaroivalle GABA-välitteiselle synaptiselle ehkäisylle. Rotan hippokampuksen neuroneissa tapahtuva ontogeneettinen GABAAR -vasteen muutos depolaroivasta hyperpolaroivaksi on riippuvainen KCC2:n ilmentämisen yksilönkehityksellisestä kasvusta. Tutkimukset viittaavat siihen, että solukalvolla olevan KCC2:n puoliaika on solukalvoproteiinille epätavallisen nopea. KCC2:n fosforylaatio proteiini kinaasi C:n avulla on osoitettu tärkeäksi KCC2:n posttranslationaaliseksi membraanivakauden säätelytekijäksi, mutta myös säätelyä proteiinisynteesin tasolla on ehdotettu mahdolliseksi nopean puoliajan mekanismiksi. Nopeat muutokset KCC2:n ilmentämisessä saattavatkin olla uusi hermosolujen muovautuvuuden mekanismi. Lisäksi, jotkin tutkimukset viittavat siihen, että nopea KCC2:n hajotus saattaa olla yleinen aikainen vaste monissa hermokudoksen vaurioissa.

Tässä työssä, sähköfysiologisillä kokosolurekisteröineillä, tarkasteltiin KCC2 hajotusta, mittaamalla Cl-:n poiston tehokkuutta CA1 pyramidaalisolujen apikaalidendriiteistä farmakologisesti aiheutetun proteiinisynteesin eston aikana elävissä rotan hippokampus-alueen aivoleikkeissä. KCC2:n aktiivisuutta seurattiin mittaamalla hermosolun sisäistä Cl-:n pitoisuusgradienttiä, joka muodostui kokeellisesti aiheutetun somaattisen Cl- -kuorman ja dendriittisen Cl- -kuljetuksen seurauksena. Proteiinisynteesin estossa käytettiin kahta yhdistettä, emetiiniä ja sykloheksimidiä.

Tämän työn tulokset osoittavat, että KCC2:n aktiivisuus pysyy muuttumattomana vähintään 4 tuntia farmakologisesti aiheutetun proteiinisynteesin eston aikana hermosolussa. Tästä seuraa, että pelkkä KCC2:n mRNA:n lukemisen esto ei kykene aiheuttamaan nopeaa Cl-:n poiston vähenemistä hermosolussa, eikä proteiinisynteesin estäjiä näin ollen ole mielekästä käyttää KCC2:n aktiivisuuden kokeelliseen säätelyyn. Epäsuorasti, tämän työn tulokset viittavat siihen, että hermokudoksen patologisissa tiloissa, proteiinin hajotuksella on paljon suurempi rooli kuin synteesillä, KCC2:n proteiini- ja aktiivisuustasojen määräämisessä.
URI: URN:NBN:fi-fe201006162050
http://hdl.handle.net/10138/18924
Date: 2010-06-08
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
This item appears in the following Collection(s)

Show full item record

Search Helda


Advanced Search

Browse

My Account