Mechanical actions of dendritic-spine enlargement on presynaptic exocytosis

树突棘 胞吐 神经传递 谷氨酸受体 生物物理学 化学 谷氨酸的 突触 神经科学 费斯特共振能量转移 细胞生物学 生物 荧光 生物化学 受体 海马结构 物理 量子力学
作者
Hasan Ucar,Satoshi Watanabe,Junjirō Noguchi,Yuichi Morimoto,Yusuke Iino,Sho Yagishita,Noriko Takahashi,Hideaki Kasai
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:600 (7890): 686-689 被引量:41
标识
DOI:10.1038/s41586-021-04125-7
摘要

Synaptic transmission involves cell-to-cell communication at the synaptic junction between two neurons, and chemical and electrical forms of this process have been extensively studied. In the brain, excitatory glutamatergic synapses are often made on dendritic spines that enlarge during learning1–5. As dendritic spines and the presynaptic terminals are tightly connected with the synaptic cleft6, the enlargement may have mechanical effects on presynaptic functions7. Here we show that fine and transient pushing of the presynaptic boutons with a glass pipette markedly promotes both the evoked release of glutamate and the assembly of SNARE (soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor) proteins8–12—as measured by Forster resonance transfer (FRET) and fluorescence lifetime imaging—in rat slice culture preparations13. Both of these effects persisted for more than 20 minutes. The increased presynaptic FRET was independent of cytosolic calcium (Ca2+), but dependent on the assembly of SNARE proteins and actin polymerization in the boutons. Notably, a low hypertonic solution of sucrose (20 mM) had facilitatory effects on both the FRET and the evoked release without inducing spontaneous release, in striking contrast with a high hypertonic sucrose solution (300 mM), which induced exocytosis by itself14. Finally, spine enlargement induced by two-photon glutamate uncaging enhanced the evoked release and the FRET only when the spines pushed the boutons by their elongation. Thus, we have identified a mechanosensory and transduction mechanism15 in the presynaptic boutons, in which the evoked release of glutamate is enhanced for more than 20 min. A mechanism of mechanosensation and transduction in the presynaptic boutons is identified, in which sensing of fine pressure leads to enhanced neurotransmitter release.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
海鹏完成签到 ,获得积分10
9秒前
Lucky完成签到 ,获得积分10
12秒前
kvkill给kvkill的求助进行了留言
22秒前
六七完成签到 ,获得积分10
35秒前
loren313完成签到,获得积分10
37秒前
落后妖妖完成签到 ,获得积分10
38秒前
SAINT完成签到 ,获得积分10
44秒前
秋夜临完成签到,获得积分10
46秒前
真命天子完成签到 ,获得积分10
55秒前
开放又亦完成签到 ,获得积分10
1分钟前
修水县1个科研人完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Ding完成签到,获得积分10
1分钟前
Aixia完成签到 ,获得积分10
1分钟前
ybheart完成签到,获得积分10
1分钟前
又又完成签到,获得积分10
1分钟前
Zing完成签到 ,获得积分10
2分钟前
自由从筠完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
灵溪宗完成签到,获得积分0
2分钟前
就算雨也不会停完成签到 ,获得积分10
2分钟前
SOLOMON应助科研通管家采纳,获得10
2分钟前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
2分钟前
Last炫神丶完成签到,获得积分10
2分钟前
唐然然完成签到 ,获得积分10
3分钟前
斯文的天奇完成签到 ,获得积分10
3分钟前
云帆沧海完成签到,获得积分10
3分钟前
Lesterem完成签到 ,获得积分10
3分钟前
啊一啾完成签到 ,获得积分10
3分钟前
颜林林发布了新的文献求助10
3分钟前
笨笨忘幽完成签到,获得积分10
3分钟前
CLTTT完成签到,获得积分10
3分钟前
阳光的凝冬完成签到 ,获得积分10
3分钟前
gmc完成签到 ,获得积分10
3分钟前
3分钟前
3分钟前
4分钟前
JACK发布了新的文献求助10
4分钟前
寻道图强应助一群小怪采纳,获得50
4分钟前
tx完成签到,获得积分10
4分钟前
大模型应助Singularity采纳,获得10
4分钟前
高分求助中
请在求助之前详细阅读求助说明!!!! 20000
The Three Stars Each: The Astrolabes and Related Texts 900
Yuwu Song, Biographical Dictionary of the People's Republic of China 700
Bernd Ziesemer - Maos deutscher Topagent: Wie China die Bundesrepublik eroberte 500
A radiographic standard of reference for the growing knee 400
Glossary of Geology 400
Additive Manufacturing Design and Applications 320
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2473593
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2138800
关于积分的说明 5450839
捐赠科研通 1862817
什么是DOI,文献DOI怎么找? 926240
版权声明 562817
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 495463