Autor(es):
Cunha, Inês de Oliveira Rodrigues e Vaz da 
Data: 2013
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10316/24672
Origem: Estudo Geral - Universidade de Coimbra
Assunto(s): Plasticidade sináptica; Síntese proteica
Descrição
Em 1973 foi descrito pela primeira vez um aumento abrupto e continuado da eficácia na transmissão sináptica
no hipocampo denominado LTP (do inglês long-term potentiation). O LTP foi descoberto em todas as vias
excitatórias do hipocampo sugerindo o seu envolvimento em certas formas de memória.
A plasticidade sináptica refere-se à capacidade de modificar a eficácia da transmissão sináptica. Estas mudanças
podem ser a curto ou longo prazo, e são dependentes de actividade. Modificações a longo prazo exigem a síntese
de novas proteínas, o que pode ocorrer localmente em sinapses estimuladas. Usando Dendra2, foram criadas
fusões com as proteínas associadas à plasticidade sináptica cujos mRNAs são localizados nas sinapses (como
CaMKII, Arc e calmodulina). Quando traduzidsa, estas proteínas fusão vão exibir fluorescência verde, que pode
ser convertido irreversivelmente para a sua forma vermelha, permitindo-nos distinguir entre proteína produzidas
de novo e pré-existentes. Assim, somos capazes de seguir a síntese local e tráfico posterior destas proteínas após
atividade sináptica.
A plasticidade sináptica refere-se especificamente à modificação da eficácia da transmissão sináptica de forma
dependente da actividade em sinapses preexistentes. Estas alterações na eficácia sináptica podem resultar na
potenciação (aumento da eficácia sináptica), ou na depressão (decréscimo na eficácia sináptica) da transmissão
sináptica conhecido como potenciação de longo prazo (LTP), oudepressão a longo prazo (LTD),
respectivamente.
As alterações celulares, tais como LTP e LTD são geralmente classificados de curto prazo (E-LTP/LTD), com
base na modificação pós-tradução das proteínas pré-existentes, ou a longo prazo (L-LTP/LTD), se há
necessidade de síntese de novas proteínas. Foi demonstrado que, a curto prazo a plasticidade sináptica é insensível
aos inibidores de tradução da proteína, contrariamente à fase a longo prazo que é sensível ao bloqueio por esses
inibidores, mostrando a sua dependência na síntese de novas proteínas.
A síntese proteíca local requer mRNAs, polirribossomas e um todo o complexo de organelos secretores, que se
demonstrou recentemente estarem presente nas dendrites, frequentemente a centenas de microns do corpo da
célula.
Vários mRNAs individuais têm sido encontrados nas dendrites e transcritos codificam proteínas que parecem
ser importantes para a plasticidade sináptica e se localizam na região pós-sináptica. CaMKII, calmodulina, Arc e
GluA1 são algumas das proteínas candidatam a serem traduzidas nestes polirribossomas localizados nas dendrites.
Neste estudo pretende-se compreender se a actividade pode levar à tradução de proteínas com mRNAs
localizadas nas dendrites, e se estes estão disponíveis localmente para sinapses próximas. Para responder a esta
questão, temos desenhado e construído sondas contendo proteínas nativas fundidas com a proteína
fotoconvertível Dendra2-C, uma proteína que é verde, na sua forma nativa e quando exposta à luz UV é
convertida para uma forma vermelha. Esta proteína fluorescente vai nos permitir distinguir entre proteínas
preexistentes e recém-sintetizado após a estimulação sináptica e também para acompanhar o papel destas
proteínas sinápticas na plasticidade sináptica. In 1973, the first description of an abrupt and sustained increase in the efficiency of synaptic transmission called
long-term potentiation (LTP) in the hippocampus was described. LTP has since been found in all excitatory
pathways in the hippocampus leading to the idea that it underlies certain forms of memory.
Synaptic plasticity refers to the ability to modify the efficacy of synaptic transmission. These changes can be
short or long-term, and are activity-dependent. Long-term modifications require new protein synthesis, which
may occur locally on stimulated synapses.
Using Dendra2, we have made fusions with selected plasticity proteins whose mRNAs are synaptically localized
(such as CaMKII, Arc and Calmodulin). When translated, these will fluoresce green but can be converted to a red
form, allowing us to distinguish between newly made and pre-existing pools. Thus, we monitor the local synthesis
and subsequent trafficking of these proteins upon synaptic activity.
Synaptic plasticity refers specifically to the activity-dependent modification of the efficacy of synaptic
transmission at preexisting synapses. These changes in synaptic strength can result in either potentiation (increase
in synaptic efficacy) or depression (decrease on synaptic efficacy) of synaptic transmission, known as long-term
potentiation (LTP) or long-term depression (LTD), respectively.
The cellular changes such as LTP and LTD are usually classified as either short-term (E-LTP/LTD), based on
the posttranslational modification of preexisting proteins, or long-term (L-LTP/LTD), if they require new protein
synthesis. It was shown that whereas the short-term phase of synaptic plasticity is insensitive to protein
translation inhibitors, the long-term phase is sensitive to blockade by these inhibitors, showing its dependence on
the synthesis of new proteins.
Local protein synthesis requires mRNA, polyribosomes and an entire complement of secretory organelles,
which were recently shown to be present in some dendrites and throughout the dendritic arbor, often hundreds
of microns from the cell body.
Several individual mRNAs have been found in dendrites and these transcripts code for proteins that seem to be
important for synaptic plasticity and they localize in postsynaptic structures. CaMKII, Calmodulin, Arc and
GluA1 are some of the candidates proteins found to be translated in these dendritically localized polyribosomes.
In this study we aim to understand whether activity can lead to the translation of proteins with dendritically
localized mRNAs, and whether these are locally available to synapses following activity induced translation. For
this question, we have designed and constructed probes containing native proteins fused to the photoconvertible
protein Dendra2-C; a protein that is green in its native form and when exposed to UV-light it is converted to a
red form. This fluorescent protein will allow us to have a time-stamp to distinguish between preexisting and newly
synthesized proteins after synaptic stimulation and also to follow the role of these synaptic proteins in synaptic
plasticity. Tese de mestrado em Biologia Celular e Molecular apresentada ao Departamento Ciências da Vida da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
