Ca2+ buffering in the regulation of secretion from peptidergic nerve terminals

肽能神经末梢分泌调节中的 Ca2 缓冲

基本信息

  • 批准号:
    10000213
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 32.91万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-09-01 至 2022-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Ca2+ triggers the release of transmitters from nerve terminals and hormones from endocrine cells. Ca2+ signals are initiated by Ca2+ entry through voltage-gated Ca2+ channels, and shaped by Ca2+ binding to cytosolic Ca2+ buffers. The channels have been extensively studied, but much less is known about the buffers. These proteins rapidly bind 97.5-99.5% of the Ca2+ upon entry, and together with the Ca2+ sources and sinks form a highly regulated but very dynamic system. The complex interplay between transport and binding presents a formidable challenge to the quantitative study of cellular Ca2+ signaling. Buffers limit the rise in Ca2+, set up steep gradients around sites of entry, control Ca2+ diffusion, limit the rate of Ca2+ extrusion and sequestration, and determine the availability of Ca2+ for downstream signaling targets. The molecular structures of cytosolic Ca2+ buffers are known and their Ca2+ binding properties have been well studied in vitro. However, their concentrations in cells are hard to measure, their binding properties can change in cytoplasm, and their anchoring within cells often restricts their mobility. This application proposes to use fluorescence imaging in posterior pituitary nerve terminals to explore cytosolic Ca2+ buffers in situ. Early Ca2+ imaging work provided measurements of the endogenous buffering capacity, denoted as ?e (the ratio of total to free Ca²+). However, the in situ binding properties are rarely characterized. It is difficult to go from ?e to concentration and Kd, but we need this information because buffer saturation can reduce ?e by one or two orders of magnitude. This application will use our innovative new method that combines patch clamping and Ca2+ fluorescence to follow the titration of Ca2+ binding sites in situ. This method goes well beyond measurements of ?e to characterize multiple endogenous Ca2+ binding species. In pituitary terminals this method identified two Ca2+ buffers, and determined their Kd and concentration. Western blots revealed the well-known cytosolic Ca2+ buffers calretinin and calbindin D28K, and their Kd’s are consistent with our measurements. We will improve our approach and use it to examine buffering in different nerve terminal compartments, characterize diffusion in situ, and investigate the mobility of each species to assess its influence on Ca2+ diffusion. Genetic ablation and computer simulation will test hypotheses about the biological functions of calretinin and calbindin D28K. We will explore the role of these proteins in secretion and determine how they control Ca2+ access to the exocytotic Ca2+ trigger. We will test the hypothesis that buffer saturation facilitates release, and that buffers contribute to differences in facilitation of the two pituitary hormones, oxytocin and vasopressin. We will explore the potential roles of buffers in reproductive functions of oxytocin by comparing sexes, and potential roles in fluid balance functions of vasopressin by evaluating water-deprived animals. This work will illuminate the role of cytosolic Ca2+ buffers in endocrine function and clarify longstanding issues in the field of excitation-secretion coupling.
Ca2+ 触发神经末梢释放递质和内分泌细胞释放激素。 信号由 Ca2+ 通过电压门控 Ca2+ 通道进入启动,并由 Ca2+ 结合形成 细胞质 Ca2+ 缓冲液已被广泛研究,但人们对缓冲液知之甚少。 这些蛋白质在进入后迅速结合 97.5-99.5% 的 Ca2+,并与 Ca2+ 源和汇结合在一起 形成一个高度管制但非常动态的系统,运输和结合之间复杂的相互作用。 对细胞 Ca2+ 信号传导的定量研究提出了巨大的挑战,缓冲液限制了 Ca2+ 的上升。 在入口点周围设置陡峭的梯度,控制 Ca2+ 扩散,限制 Ca2+ 挤出速率和 封存,并确定 Ca2+ 对下游信号传导目标的可用性。 胞浆 Ca2+ 缓冲液的结构是已知的,并且它们的 Ca2+ 结合特性已在体外得到充分研究。 然而,它们在细胞中的浓度很难测量,它们的结合特性可以在细胞质中发生变化, 并且它们在细胞内的锚定通常限制了它们的移动性。该应用建议使用荧光。 垂体后神经末梢成像,探索细胞质 Ca2+ 缓冲液的原位早期 Ca2+ 成像工作。 提供了内源性缓冲能力的测量值,表示为 ?e(总 Ca2+ 与游离 Ca2+ 的比率)。 然而,原位结合特性很少被表征,从 e 到浓度和浓度都很困难。 Kd,但我们需要此信息,因为缓冲区饱和可以将 εe 降低一两个数量级。 该应用将使用我们创新的新方法,结合膜片钳和 Ca2+ 荧光来 跟踪 Ca2+ 结合位点的原位滴定 该方法远远超出了 ?e 的测量范围。 该方法鉴定了垂体末梢的多种内源性 Ca2+ 结合种类。 缓冲液,并确定其 Kd 和浓度,蛋白质印迹揭示了众所周知的胞质 Ca2+。 缓冲液 calretinin 和 calbindin D28K,它们的 Kd 与我们的测量结果一致,我们将改进。 我们的方法并用它来检查不同神经末梢室中的缓冲,表征神经末梢室中的扩散 原位,并研究每个物种的流动性以评估其对 Ca2+ 扩散的影响。 计算机模拟将检验有关钙结合蛋白 D28K 和钙结合蛋白生物功能的假设。 将探索这些蛋白质在分泌中的作用并确定它们如何控制 Ca2+ 进入胞吐 我们将测试缓冲液饱和促进释放以及缓冲液有助于释放的假设。 我们将探讨两种垂体激素(催产素和加压素)促进的差异。 通过比较性别来了解缓冲液在催产素生殖功能中的作用,以及在液体平衡中的潜在作用 通过评估缺水的动物来了解加压素的功能这项工作将阐明胞浆的作用。 Ca2+ 缓冲内分泌功能,并澄清兴奋-分泌耦合领域长期存在的问题。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

MEYER B. JACKSON其他文献

MEYER B. JACKSON的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('MEYER B. JACKSON', 18)}}的其他基金

Fusion pores in endocrine and synaptic exocytosis
内分泌和突触胞吐作用中的融合孔
  • 批准号:
    10449673
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 32.91万
  • 项目类别:
Fusion pores in endocrine and synaptic exocytosis
内分泌和突触胞吐作用中的融合孔
  • 批准号:
    10615868
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 32.91万
  • 项目类别:
Integration of Experience-Induced Gene Expression and Circuit Functions
经验诱导的基因表达和电路功能的整合
  • 批准号:
    10404503
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 32.91万
  • 项目类别:
Integration of Experience-Induced Gene Expression and Circuit Functions
经验诱导的基因表达和电路功能的整合
  • 批准号:
    10132411
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 32.91万
  • 项目类别:
Integration of Experience-Induced Gene Expression and Circuit Functions
经验诱导的基因表达和电路功能的整合
  • 批准号:
    9897551
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 32.91万
  • 项目类别:
Ca2+ buffering in the regulation of secretion from peptidergic nerve terminals
肽能神经末梢分泌调节中的 Ca2 缓冲
  • 批准号:
    10240521
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 32.91万
  • 项目类别:
Circuit Mechanisms of Information Processing and Storage in Brain Slices
脑切片信息处理和存储的电路机制
  • 批准号:
    9320901
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 32.91万
  • 项目类别:
Transgenic Mice for Hybrid Voltage Sensor Imaging of Neural Circuitry
用于神经回路混合电压传感器成像的转基因小鼠
  • 批准号:
    8675971
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 32.91万
  • 项目类别:
Summer research experience for undergraduates in neuroscience
神经科学本科生暑期研究经历
  • 批准号:
    8794487
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 32.91万
  • 项目类别:
Transgenic Mice for Hybrid Voltage Sensor Imaging of Neural Circuitry
用于神经回路混合电压传感器成像的转基因小鼠
  • 批准号:
    8444176
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 32.91万
  • 项目类别:

相似国自然基金

神经系统中动作电位双稳传导研究
  • 批准号:
    12375033
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
与痛觉相关的动作电位传导失败的动力学与调控机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
仿生味觉自适应柔性纳米电极阵列构建研究
  • 批准号:
    61901469
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.5 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
晚钠电流通过CaMK-II调节跨壁胞内钙离子分布在心肌缺血再灌注心律失常中的作用及机制研究
  • 批准号:
    81900300
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
神经元离子通道-动作电位-量子化分泌关系研究
  • 批准号:
    31930061
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    303 万元
  • 项目类别:
    重点项目

相似海外基金

Targeted Neuromodulation by Nanosecond Pulsed Electric Fields
纳秒脉冲电场的靶向神经调节
  • 批准号:
    10515459
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 32.91万
  • 项目类别:
Defining sex differences in GABA regulation of dopamine release in cocaine use disorder
定义可卡因使用障碍中 GABA 调节多巴胺释放的性别差异
  • 批准号:
    10607079
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 32.91万
  • 项目类别:
Cardiac Sonogenetics: Noninvasive Stimulation of the Heart With Low-Intensity Focused Ultrasound
心脏声遗传学:用低强度聚焦超声对心脏进行无创刺激
  • 批准号:
    10351918
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 32.91万
  • 项目类别:
Defining sex differences in GABA regulation of dopamine release in cocaine use disorder
定义可卡因使用障碍中 GABA 调节多巴胺释放的性别差异
  • 批准号:
    10693879
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 32.91万
  • 项目类别:
Cardiac Sonogenetics: Noninvasive Stimulation of the Heart With Low-Intensity Focused Ultrasound
心脏声遗传学:用低强度聚焦超声对心脏进行无创刺激
  • 批准号:
    10599091
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 32.91万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了