The Ca2+:H+ coupling ratio of the plasma membrane calcium ATPase in neurones is little sensitive to changes in external or internal pH

Abstract

To explore the effects of both external and internal pH (pHo and pHi) on the coupling between Ca2+ extrusion and H+ uptake by the PMCA activity in snail neurones H+ uptake was assessed by measuring surface pH changes (ΔpHs) with pH-sensitive microelectrodes while Ba2+ or Ca2+ loads were extruded. Ru360 or ruthenium red injection showed that injected Ca2+ was partly taken up by mitochondria, but Ca2+ entering through channels was not. External pH was changed using a mixture of three buffers to minimise changes in buffering power. With depolarisation-induced Ca2+ or Ba2+ loads the ΔpHs were not changed significantly over the pH range 6.5–8.5. With Ca2+ injections into cells with mitochondrial uptake blocked the ΔpHs were significantly smaller at pH 8.5 than at 7.5, but this could be explained in part by the slower rate of activity of the PMCA. Low intracellular pH also changed the ΔpHs responses to Ca2+ injection, but not significantly. Again this may have been due to reduced pump activity at low pHi. I conclude that in snail neurones the PMCA coupling ratio is either insensitive or much less sensitive to pH than in red blood cells or barnacle muscle.

Ca2+removal by the plasma membrane Ca2+-ATPase influences the contribution of mitochondria to activity-dependent Ca2+dynamics inAplysianeuroendocrine cells

“…Although our results indicate that the influence of Ca 2ϩ handling by the PMCA on Ca 2ϩ uptake and release occurs primarily through its effects on cytosolic Ca 2ϩ , different mechanisms must also be considered. In other neurons, reducing PMCA activity has been shown to prevent the transient extracellular alkalization and intracellular acidification that arise from its proton transport ability (Makani and Chesler 2010;Niggli et al 1982;Thomas 2011). Such changes can modulate the function of several ion channels (Chen and Chesler 2015), including voltage-gated Ca 2ϩ channels (Zhou and Jones 1996), or influence the pH-dependent processes required for mitochondrial Ca 2ϩ uptake and H ϩ /Ca 2ϩ exchanger-mediated Ca 2ϩ release (Jiang et al 2009; Santo-Domingo and Demaurex 2010).…”

“…We sought to confirm the influence of Ca 2ϩ extrusion by the PMCA, but with a nonpharmacological method of inhibition. Ca 2ϩ export by the PMCA requires the concomitant import of protons and can be disrupted by extracellular alkalization (Niggli et al 1982;Thomas 2011). This is a standard technique to prevent Ca 2ϩ removal by the PMCA and has been successfully employed in other neuronal preparations (Shutov et al 2013;Usachev et al 2002).…”

Mg(2+),ATP-dependent plasma membrane calcium pump of smooth muscle cells. ІІ. Regulation of activity

“…При цьо-му функціонування помпи залежить від рН, оскільки транспорт Са 2+ потребує контртранс-портування протону, тому в разі підвищення зовнішньоклітинного рН (до рН 8,8) [4] за од-ночасного закислення внутрішньоклітинного середовища [5] відбувається практично пов-не інгібування транспортування Са 2+ . Ефект інгібування Са 2+ -помпи за підвищення рН можна пояснити відсутністю доступних Н + у позаклітинному середовищі [5]. Таким чином, регуляція помпи відбувається за типом зворот-ного зв'язку [6].…”

“…Інакше кажучи, чим більше протонів доступно в позаклітинному просторі, тим більше їх буде закачуватися до клітини. Хоча деякі автори висловлюють думку, що зміни у співвідношенні Са 2+ : Н + швидше є похибкою вимірювання або пов'язані зі зміною активності помпи [5]. , може зв'язуватись з β-та γ-фосфатами АТР, при цьому іони європію зв'язуються з АТР з більшим афінітетом, ніж Mg 2+ (константи зв'язування різняться більше ніж на порядок [11]).…”