Investigating the relationship between the actin-spectrin periodic scaffold and clathrin-mediated endocytosis at the axon initial segment

Abstract

Neuronale cellen zijn sterk afhankelijk van clathrine-gemedieerde endocytose. Dit proces wordt voornamelijk bestudeerd in somatodendritische compartimenten en in presynapsen. Dit mechanisme is echter slecht bestudeerd langs de axonschacht. Ons laboratorium heeft onlangs aangetoond dat het oppervlak van het proximale axon bezaaid is met met clathrine beklede putjes, ingekapseld in cirkelvormige openingen van een submembraneuze structuur. Deze submembraneuze structuur, de membrane associated periodic scaffold (MPS), bestaat uit actine ringen die met elkaar zijn verbonden door een spectrine. Endocytose langs het axon is niettemin een zeldzame gebeurtenis, aangezien de clathrine beklede putjes stabiel vastzitten op het membraan. Endocytose kan worden veroorzaakt door stimuli zoals verhoogde neuronale activiteit geïnduceerd door NMDA. In dit onderzoeksproject hebben we super-resolutiemicroscopietechnieken gebruikt in combinatie met opname assays en MPS-modulerende stoffen om het onderliggende mechanisme te onderzoeken dat clathrine-gemedieerde endocytose aanstuurt langs het proximale axon van gekweekte embryonale hippocampale neuronen van ratten. Resultaten hebben een gedeeltelijke verstoring van de spectrine-scaffold en verhoogde clathrine-gemedieerde endocytose aangetoond na door NMDA geïnduceerde langdurige depressie. Bovendien hebben we actine polymerisatie rond clathrine putjes waargenomen na NMDA-behandeling, en het voorkomen van deze polymerisatie met latrunculine A remde de toename van endocytose.