piccolo promotes vesicle replenishment at a fast central auditory synapse

يُعزز بيكولو تجديد الحويصلات في مشبك سمعي مركزي سريع

Clicks: 134
ID: 202057
2017
Free PDF
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Steady

Ranked #49 of 50 articles by views in Diabetes

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
Piccolo and Bassoon are the two largest cytomatrix of the active zone (CAZ) proteins involved in scaffolding and regulating neurotransmitter release at presynaptic active zones (AZs), but have long been discussed as being functionally redundant. We employed genetic manipulation to bring forth and segregate the role of Piccolo from that of Bassoon at central auditory synapses of the cochlear nucleus—the endbulbs of Held. These synapses specialize in high frequency synaptic transmission, ideally poised to reveal even subtle deficits in the regulation of neurotransmitter release upon molecular perturbation. Combining semi-quantitative immunohistochemistry, electron microscopy, and in vitro and in vivo electrophysiology we first studied signal transmission in Piccolo-deficient mice. Our analysis was not confounded by a cochlear deficit, as a short isoform of Piccolo (“Piccolino”) present at the upstream ribbon synapses of cochlear inner hair cells (IHC), is unaffected by the mutation. Disruption of Piccolo increased the abundance of Bassoon at the AZs of endbulbs, while that of RIM1 was reduced and other CAZ proteins remained unaltered. Presynaptic fiber stimulation revealed smaller amplitude of the evoked excitatory postsynaptic currents (eEPSC), while eEPSC kinetics as well as miniature EPSCs (mEPSCs) remained unchanged. Cumulative analysis of eEPSC trains indicated that the reduced eEPSC amplitude of Piccolo-deficient endbulb synapses is primarily due to a reduced readily releasable pool (RRP) of synaptic vesicles (SV), as was corroborated by a reduction of vesicles at the AZ found on an ultrastructural level. Release probability seemed largely unaltered. Recovery from short-term depression was slowed. We then performed a physiological analysis of endbulb synapses from mice which, in addition to Piccolo deficiency, lacked one functional allele of the Bassoon gene. Analysis of the double-mutant endbulbs revealed an increase in release probability, while the synapses still exhibited the reduced RRP, and the impairment in SV replenishment was exacerbated. We propose additive roles of Piccolo and Bassoon in SV replenishment which in turn influences the organization and size of the RRP, and an additional role of Bassoon in regulation of release probability.
يُعد بروتينا "بيكولو" (Piccolo) و"باسون" (Bassoon) أكبر بروتينات المطرس الخلوي للمنطقة النشطة (CAZ) المسؤولة عن التدعيم وتنظيم إطلاق النواقل العصبية في المناطق النشطة قبل المشبكية (AZs)، إلا أنه لطالما ساد الاعتقاد بوجود فائض وظيفي بينهما. استخدمنا التعديل الجيني لتوضيح وفصل دور بيكولو عن دور باسون في المشابك السمعية المركزية للنواة القوقعية—المعروفة ببصيلات هيلد الانتهائية (endbulbs of Held). وتختص هذه المشابك في النقل المشبكي عالي التردد، مما يجعلها مؤهلة بشكل مثالي للكشف عن أي قصور، ولو كان طفيفاً، في تنظيم إطلاق النواقل العصبية عند حدوث اضطراب جزيئي. وبدمج الكيمياء النسيجية المناعية شبه الكمية، والمجهر الإلكتروني، والفيزيولوجيا الكهربائية في المختبر وفي الجسم الحي، قمنا أولاً بدراسة انتقال الإشارات في فئران تعاني من عوز بروتين بيكولو. ولم يتأثر تحليلنا بأي خلل قوقعي، نظراً لأن الشكل الإسوي القصير لبيكولو ("بيكولينو" Piccolino) الموجود في المشابك الشريطية في المنبع للخلايا الشعرية الداخلية القوقعية (IHC) لم يتأثر بالطفرة. أدى تعطيل بيكولو إلى زيادة وفرة باسون في المناطق النشطة لبصيلات هيلد، بينما انخفضت وفرة بروتين RIM1 وظلت بروتينات CAZ الأخرى دون تغيير. وأظهر تحفيز الألياف قبل المشبكية سعة أصغر للتيارات الاستثارية بعد المشبكية المستحثة (eEPSC)، في حين ظلت الخصائص الحركية لـ eEPSC وكذلك التيارات الاستثارية بعد المشبكية المصغرة (mEPSCs) دون تغيير. وأشار التحليل التراكمي لسلاسل eEPSC إلى أن انخفاض سعة eEPSC في مشابك بصيلات هيلد التي تعاني من نقص بيكولو يعود بشكل أساسي إلى انخفاض حوض الحويصلات المشبكية (SV) الجاهزة للإطلاق الفوري (RRP)، وهو ما تم تأكيده من خلال انخفاض عدد الحويصلات في المنطقة النشطة على مستوى البنية فائقة الدقة. وبدت احتمالية الإطلاق غير متأثرة إلى حد كبير، بينما تباطأ التعافي من التثبيط قصير المدى. بعد ذلك، أجرينا تحليلاً فسيولوجياً لمشابك بصيلات هيلد لدى فئران تفتقر، بالإضافة إلى عوز بيكولو، إلى أليل وظيفي واحد من جين باسون. وأظهر تحليل بصيلات هيلد في الطافرة المزدوجة زيادة في احتمالية الإطلاق، بينما استمرت المشابك في إظهار انخفاض في RRP، وتفاقم الخلل في إعادة تجديد الحويصلات المشبكية. وبناءً على ذلك، نقترح وجود أدوار تراكمية لبروتيني بيكولو وباسون في تجديد الحويصلات المشبكية مما يؤثر بدوره على تنظيم وحجم الـ RRP، بالإضافة إلى دور منفرد لباسون في تنظيم احتمالية الإطلاق.
Reference Key
butola2017frontierspiccolo Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Tanvi Butola, Carolin Wichmann, Tobias Moser
Are you one of these authors? Claim your profile
Journal Diabetes
Year 2017
DOI
10.3389/fnsyn.2017.00014
URL
http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fnsyn.2017.00014/full
Keywords
neuropsychiatry biological psychiatry bassoonneurosciences

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.