Interactions between calmodulin and neurogranin govern the dynamics of CaMKII as a leaky integrator
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Calmodulin-dependent kinase II (CaMKII) has long been known to play an important role in learning and memory as well as long term potentiation (LTP). More recently it has been suggested that it might be involved in the time averaging of synaptic signals, which can then lead to the high precision of information stored at a single synapse. However, the role of the scaffolding molecule, neurogranin (Ng), in governing the dynamics of CaMKII is not yet fully understood. In this work, we adopt a rule-based modeling approach through the Monte Carlo method to study the effect of Ca 2+ signals on the dynamics of CaMKII phosphorylation in the postsynaptic density (PSD). Calcium surges are observed in synaptic spines during an EPSP and back-propagating action potential due to the opening of NMDA receptors and voltage dependent calcium channels. We study the differences between the dynamics of phosphorylation of CaMKII monomers and dodecameric holoenzymes. The scaffolding molecule Ng, when present in significant concentration, limits the availability of free calmodulin (CaM), the protein which activates CaMKII in the presence of calcium. We show that it plays an important modulatory role in CaMKII phosphorylation following a surge of high calcium concentration. We find a non-intuitive dependence of this effect on CaM concentration that results from the different affinities of CaM for CaMKII depending on the number of calcium ions bound to the former. It has been shown previously that in the absence of phosphatase CaMKII monomers integrate over Ca 2+ signals of certain frequencies through autophosphorylation (Pepke et al, Plos Comp. Bio., 2010). We also study the effect of multiple calcium spikes on CaMKII holoenzyme autophosphorylation, and show that in the presence of phosphatase CaMKII behaves as a leaky integrator of calcium signals, a result that has been recently observed in vivo . Our models predict that the parameters of this leaky integrator are finely tuned through the interactions of Ng, CaM, CaMKII, and PP1. This is a possible mechanism to precisely control the sensitivity of synapses to calcium signals.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».