Vesicular proteins exocytosed and subsequently retrieved by compensatory endocytosis are nonidentical

Department of Neuroscience & Pharmachology

Jessica Shipley & Rune RasmussenDepartment of Neuroscience & Pharmachology

Vesicular proteins exocytosed and subsequently retrived by compensatory endocytosis are nonidentical

Wienish & Klingauf (2006)

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Vesicle cycling:

(Victoria et al. 2011)

Department of Neuroscience & Pharmachology

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Vesicle cycling:

Kiss and Run (Molecular identity)

Department of Neuroscience & Pharmachology

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Kiss and RunPreassembled pool (Non-identity)

Department of Neuroscience & Pharmachology

Vesicle cycling:

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Question:

Are the the same molecules that are exocytosed retrieved during compensatory endocytosis?

Department of Neuroscience & Pharmachology

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Measuring endocytic activity:

Department of Neuroscience & Pharmachology

spH: Synaptobrevin + pHluorin

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Department of Neuroscience & Pharmachology

Measuring endocytic activity:

spH: Synaptobrevin + pHluorin

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Department of Neuroscience & Pharmachology

Measuring endocytic activity:

spH: Synaptobrevin + pHluorin

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

spH: Synaptobrevin + pHluorin (pH sensitive GFP)

(Burrone et al. 2007)

Department of Neuroscience & Pharmachology

Measuring endocytic activity:

spH-TEV: Synaptobrevin + protease cleavage site (TEV) + pHluorin

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Tracking the fate of proteins after fusion:

Presynaptic boutons

Department of Neuroscience & Pharmachology

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

33.1 % stranded in plasmamembrane

decrease pH increase pH

Department of Neuroscience & Pharmachology

Tracking the fate of proteins after fusion:

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Silencing the stranded proteins with protease

Department of Neuroscience & Pharmachology

Tracking the fate of proteins after fusion:

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Vesicular proteins are lost after fusion:

3 functional boutons

Incomplete recovery

Department of Neuroscience & Pharmachology

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Proteins exo- and endocytosed are non-identical:

Complete recovery (100 AP)- Identity?

Department of Neuroscience & Pharmachology

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Incomplete recovery (100 AP)- Silenced proteins taken up

Department of Neuroscience & Pharmachology

Proteins exo- and endocytosed are non-identical:

TEV protease

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Complete recovery (800 AP)- Protein pools mixed

Department of Neuroscience & Pharmachology

Proteins exo- and endocytosed are non-identical:

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Protease treatment and pHluorin?

Photobleaching:silencing the membrane proteins(90 s @ 488 nm)

Department of Neuroscience & Pharmachology

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Did not affect synaptobrevin recycling

Department of Neuroscience & Pharmachology

Protease treatment and pHluorin?

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Stranded pool size is under modulatory control:

30 % vs. 10 %

SpH over-expressed SpH + Synaptophysin over-expressed

Department of Neuroscience & Pharmachology

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Stranded pool size under native conditions:

Pool size = 10 %

Stranded synaptotagmin-1

All synaptotagmin-1

Department of Neuroscience & Pharmachology

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

A readily retrievable pool of vesicles?

Stranded vesicle proteins are initially preferentially recycled

40 AP = Stranded proteins

Department of Neuroscience & Pharmachology

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Conclusion:

1. Most recycling synaptic vesicles lose their proteins complement during exocytosis (non-identical proteins)

- Not kiss-and-run model

2. Endocytosed vesicles were initially largely composed of previously stranded molecules

Department of Neuroscience & Pharmachology

For at ændre ”Enhedens navn” og ”Sted og dato”:

Klik i menulinjen, vælg ”Indsæt” > ”Sidehoved / Sidefod”.Indføj ”Sted og dato” i feltet for dato og ”Enhedens navn” i Sidefod

Future directions:

Readily releaseable pool : Readily retrievable pool

Mechanisms for tight temporal coupling?;

- Arrival of new proteins?- Intracellular calcium?

Neurodegenerative diseases?

Department of Neuroscience & Pharmachology