Dynamic behavior of surface CB1R in cortical neurons in vitro

Abstract

Pohyb kanabinoidních receptorů na povrchu kortikálních neuronů in vitro ABSTRAKT Presynaptické kanabinoidní receptory (CB1R) jsou hlavní mediátory retrográdní synaptické plasticity na excitačních i inhibičních synapsích a účastní se mnoha fyziologických procesů. Zda presynaptické receptory, jako je například CB1R, mají schopnost funkčně relevantních pohybů na povrchu membrány neuronů, není doposud známo. Analyzovali jsme laterální pohyb nativních CB1R na povrchu kortikálních neuronů s použitím vysoko-rozlišovací mikroskopie a nanočástic (Q-dots) = single quantum dot imaging. Zjistili jsme, že CB1R jsou vysoce mobilní a rychle difundující receptory dovnitř a vně presynaptických oblastí. Agonistou vyvolaná desenzibilizace snížila počet povrchových CB1R a zároveň dramaticky zpomalila laterální pohyb CB1R na povrchu neuronů. Desenzibilizace specificky odstranila CB1R ze synapsí a zvýšil počet imobilních receptorů v extrasynaptickém prostoru. Naše výsledky ukazují, že snížení laterální mobility a odstranění receptorů ze synapsí může být jedním z hlavních mechanismů desenzitizace CB1R - nejčastěji se vyskytujícího GPCR (receptor spřažený s G proteinem) v mozku. METODIKA Sledování jednotlivých receptorů a výpočet povrchové difúze: Pro specifické trekování povrchových CB1 receptorů v reálném čase jsme použili...

Dynamic behavior of surface CB1R in cortical neurons in vitro ABSTRACT Presynaptic cannabinoid type 1 receptors (CB1R) are major mediators of retrograde synaptic plasticity at both excitatory and inhibitory synapses and participate to a plethora of physiological functions. Whether presynaptic receptors, such as CB1R, display functionally relevant movements at the surface of neuronal membrane is not known. We analyzed the lateral mobility of native CB1R in cortical neurons, using single quantum dot imaging. We found that CB1R are highly mobile and rapidly diffuse in and out of presynapses. Agonist- induced desensitization reduced the number of surface CB1R and drastically decreased the membrane dynamic of the CB1R that remained at the presynaptic surface. Desensitization specifically excluded CB1R from synapses and increased the number of immobile receptors in the extrasynaptic compartment. The results suggest that decrease of mobility may be one of the core mechanisms underlying the desensitization of CB1R, the most abundant G- protein coupled receptor in the brain. METHODOLOGY Single particle tracking and surface diffusion calculation: To specifically track surface CB1Rs in real time, polyclonal antibodies directed against an extracellular N-terminus domain of CB1R were coupled to anti-rabbit F(ab′)2...