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Effets diamétralement opposés !

Nouvelle forme de plasticité synaptique

Le 2 février 2013

CaMKII-dependent phosphorylation of GluK5 mediates plasticity of kainate receptors.
Carta M, Opazo P, Veran J, Athané A, Choquet D, Coussen F, Mulle C.
EMBO J. 2013 Jan 4. 1]  Abstract PubMed

Présentation
La CaMKII (calmodulin-dependent kinase II) joue un rôle essentiel dans la plasticité synaptique, en particulier dans la potentialisation à long terme, en promouvant le trafic des récepteurs du glutamate de type AMPA vers la synapse. On s'est posé la question du rôle de la CaMKII dans la régulation d'une autre famille de récepteurs du glutamate, les récepteurs de type kaïnate. Ces récepteurs sont proches des récepteurs AMPA sur le plan structural, et interviennent plutôt comme régulateurs de l'activité des réseaux de neurones. Nous montrons dans ce travail que l'activation de la CaMKII induit une dépression à long terme de la transmission synaptique médiée par ces récepteurs, à l'opposé de ce qui est observé pour les récepteurs AMPA. La CaMKII phosphoryle une sous-unité des récepteurs kainate, ce qui rend ces récepteurs plus mobiles dans la membrane. Alors que la phosphorylation des récepteurs AMPA par la CaMKII permet leur stabilisation au niveau de la synapse en augmentant leur liaison à la PSD95, la phosphorylation des récepteurs kainate entraîne un décrochage de la PSD95, et de la densité postsynaptique. En utilisant des techniques de remplacement moléculaire dans des tranches d'hippocampe en culture, nous démontrons directement que la phosphorylation des récepteurs kaïnate par la CaMKII est responsable d'une nouvelle forme de plasticité synaptique. En conclusion, l’activation d’une même kinase, la CaMKII, permet la phosphorylation de deux types de récepteurs du glutamate mais induit des effets diamétralement opposés, en terme d'interactions protéiques et de mobilité membranaire, ainsi qu'en terme de plasticité synaptique.



Mario Carta , Françoise Coussen et Christophe Mulle.  Institute for Interdisciplinary Neuroscience, University of Bordeaux, CNRS UMR 5297.

Abstract
Calmodulin-dependent kinase II (CaMKII) is key for long-term potentiation of synaptic AMPA receptors. Whether CaMKII is involved in activity-dependent plasticity of other ionotropic glutamate receptors is unknown. We show that repeated pairing of pre- and postsynaptic stimulation at hippocampal mossy fiber synapses induces long-term depression of kainate receptor (KAR)-mediated responses, which depends on Ca(2+) influx, activation of CaMKII, and on the GluK5 subunit of KARs. CaMKII phosphorylation of three residues in the C-terminal domain of GluK5 subunit markedly increases lateral mobility of KARs, possibly by decreasing the binding of GluK5 to PSD-95. CaMKII activation also promotes surface expression of KARs at extrasynaptic sites, but concomitantly decreases its synaptic content. Using a molecular replacement strategy, we demonstrate that the direct phosphorylation of GluK5 by CaMKII is necessary for KAR-LTD. We propose that CaMKII-dependent phosphorylation of GluK5 is responsible for synaptic depression by untrapping of KARs from the PSD and increased diffusion away from synaptic sites

Christophe Mulle, mulle@u-bordeaux.fr
Dernière mise à jour le 17.04.2013



Cet article fait l'objet d'un commentaire en accès libre dans le "Have you seen"  d'EMBO

"Lateral thinking: CaMKII uncouples kainate receptors from mossy fibre synapses" Bryan A Copits and Geoffrey T Swanson* Department of Molecular Pharmacology and Biological Chemistry, Northwestern University, Feinberg School of Medicine, Chicago, IL, USA.

Alteration of the efficacy of excitatory synaptic transmis- sion between neurons is a critical element in the processes of learning, memory, and behaviour. Despite decades of research aimed at elucidating basic cellular mechan- isms underlying synaptic plasticity, new pathways and permutations continue to be discovered. Carta et al (2013) now show that activation of the calcium/calmodu- lin dependent kinase II (CaMKII) induces an unusual postsynaptic form of long-term depression… read more