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Developmental tightening of cerebellar cortical synaptic influx-release coupling.

The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience (2015-02-06)
David Baur, Grit Bornschein, Daniel Althof, Masahiko Watanabe, Akos Kulik, Jens Eilers, Hartmut Schmidt
RESUMEN

Tight coupling between Ca(2+) channels and the sensor for vesicular transmitter release at the presynaptic active zone (AZ) is crucial for high-fidelity synaptic transmission. It has been hypothesized that a switch from a loosely coupled to a tightly coupled transmission mode is a common step in the maturation of CNS synapses. However, this hypothesis has never been tested at cortical synapses. We addressed this hypothesis at a representative small cortical synapse: the synapse connecting mouse cerebellar cortical parallel fibers to Purkinje neurons. We found that the slow Ca(2+) chelator EGTA affected release significantly stronger at immature than at mature synapses, while the fast chelator BAPTA was similarly effective in both groups. Analysis of paired-pulse ratios and quantification of release probability (pr) with multiple-probability fluctuation analysis revealed increased facilitation at immature synapses accompanied by reduced pr. Cav2.1 Ca(2+) channel immunoreactivity, assessed by quantitative high-resolution immuno-electron microscopy, was scattered over immature boutons but confined to putative AZs at mature boutons. Presynaptic Ca(2+) signals were quantified with two-photon microscopy and found to be similar between maturation stages. Models adjusted to fit EGTA dose-response curves as well as differential effects of the Ca(2+) channel blocker Cd(2+) indicate looser and less homogenous coupling at immature terminals compared with mature ones. These results demonstrate functionally relevant developmental tightening of influx-release coupling at a single AZ cortical synapse and corroborate developmental tightening of coupling as a prevalent phenomenon in the mammalian brain.

MATERIALES
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Sigma-Aldrich
Glicerol, ACS reagent, ≥99.5%
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Sigma-Aldrich
Glicerol, for molecular biology, ≥99.0%
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Sigma-Aldrich
Glicerol, ReagentPlus®, ≥99.0% (GC)
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Sigma-Aldrich
Dodecilsulfatosódico, BioReagent, suitable for electrophoresis, for molecular biology, ≥98.5% (GC)
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, for molecular biology, ≥99.5% (GC)
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, ≥99.5% (GC)
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Sigma-Aldrich
Dodecilsulfatosódico, ≥99.0% (GC), dust-free pellets
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, ≥99.5% (GC), BioXtra
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, BioUltra, for molecular biology, ≥99.5% (HPLC)
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Sigma-Aldrich
Sodium dodecyl sulfate solution, BioUltra, for molecular biology, 10% in H2O
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USP
Sacarosa, United States Pharmacopeia (USP) Reference Standard
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Sigma-Aldrich
Sodium dodecyl sulfate solution, BioUltra, for molecular biology, 20% in H2O
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Sigma-Aldrich
Glicerol solution, 83.5-89.5% (T)
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Sigma-Aldrich
Glicerol, BioReagent, suitable for cell culture, suitable for insect cell culture, suitable for electrophoresis, ≥99% (GC)
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, ≥99.5% (GC), BioReagent, suitable for cell culture, suitable for insect cell culture
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Sigma-Aldrich
Glicerol, BioUltra, for molecular biology, anhydrous, ≥99.5% (GC)
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Sigma-Aldrich
Dodecilsulfatosódico, BioUltra, for molecular biology, ≥99.0% (GC)
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, ≥99.5% (GC)
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Sigma-Aldrich
Glicerol, puriss., anhydrous, 99.0-101.0% (alkalimetric)
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USP
Glicerol, United States Pharmacopeia (USP) Reference Standard
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, ≥99.5% (GC), Grade II, suitable for plant cell culture
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Sigma-Aldrich
Glicerol, puriss. p.a., ACS reagent, anhydrous, dist., ≥99.5% (GC)
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Sigma-Aldrich
Glicerol, FCC, FG
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Supelco
Dodecilsulfatosódico, dust-free pellets, suitable for electrophoresis, for molecular biology, ≥99.0% (GC)
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Sigma-Aldrich
Calcein-AM, suitable for fluorescence, BioReagent, ≥90% (HPLC)
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Sigma-Aldrich
Dodecilsulfatosódico, ≥98.0% (GC)
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, Grade I, ≥99% (GC), suitable for plant cell culture
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Cantidad
Sigma-Aldrich
(Aminomethyl)phosphonic acid, 99%
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Sigma-Aldrich
Dodecilsulfatosódico, ACS reagent, ≥99.0%
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, meets USP testing specifications
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