シナプスの秘密を解き明かす: FAM81A タンパク質の役割

まとめ： 研究者らは、脳のシナプス機能に不可欠なシナプス後タンパク質凝集体の形成において極めて重要な役割を果たす重要なタンパク質、FAM81Aを特定した。 研究チームは、これまでの35件の研究を分析することで、神経信号の伝達に不可欠な複雑なタンパク質構造であるFAM81Aがシナプス後密度に持続的に存在することを発見した。

このタンパク質と主要なシナプス後タンパク質との相互作用、および液液相分離へのその関与は、シナプス活性の維持におけるその重要性を強調しています。 この結果は、シナプス機構の理解に貢献するだけでなく、高等脊椎動物の認知機能の進化や神経精神病的状態への潜在的な影響を探求するための新たな道を開くものでもあります。

重要な事実:

1. シナプスにおける FAM81A の重要な役割: FAM81A は、主要なシナプス後タンパク質と相互作用し、その集合を調節し、ニューロン機能に影響を与えます。
2. 最初の包括的な説明: この研究は、FAM81A の初めての完全な特徴付けを提供し、シナプス密度の形成と活性への FAM81A の関与を強調しています。
3. 進化的洞察: FAM81A とそのホモログの種間での進化的分岐は、高等脊椎動物の脳の認知機能における FAM81A の独特の役割を示唆しています。

ソース： 神戸大学

シナプス後タンパク質塊に現れるタンパク質が、その形成に重要であることが判明した。 神戸大学の発見は、シナプス機能の新たな重要な役割を特定し、これまで解明されていなかったその役割と細胞進化に初めて光を当てました。

2 つの神経細胞間の接続であるシナプスで何が起こるかは、脳機能の重要な要素です。 シナプス前ニューロンからシナプス後ニューロンへの信号はタンパク質によって伝達され、その不均衡は大うつ病、自閉症、アルコール依存症などの精神神経疾患を引き起こす可能性があります。

しかし、この接合部で見つかるタンパク質は非常に多様であるため、その多くはまだ研究されておらず、以前に発見されたタンパク質が実際にそこに属しているのか、それとも分析プロセスから生じた単なる不純物であるのかが不明なことがよくあります。

シナプス後膜の直下に位置する特に目立つ構造は、「シナプス後密度」と呼ばれるもので、おそらく数千もの異なるタンパク質の凝集体です。

シナプス後密度を明らかにするために、神戸大学の神経生理学者、匠亨氏と彼のチームはまず、この現象に関する以前の研究から得られた35のデータセットを比較し、どの未特徴のタンパク質が一貫して出現するかを確認した。

「私たちは、さまざまなデータセットのタンパク質構造を標準化して位置合わせするための分析パイプラインを作成しました。これにより、これらのデータセットのうち 20 以上で検出された、特徴が不十分なシナプスタンパク質の同定につながりました。」と論文の筆頭著者である貝塚武氏は説明します。 」

このことから、FAM81Aと標識されたタンパク質が構造全体の機能に関連している可能性が示唆されたため、研究チームは他のタンパク質との相互作用、ニューロン内およびニューロン周囲の分布、ニューロンの形状と機能に対する影響を分析した。 その作用と発達のメカニズム。 つまり、彼らはこのタンパク質に完全な予備的な説明を与えました。

タクミは研究結果を要約し、現在ジャーナルに掲載しています PLoS 生物学「重要な発見は、FAM81Aが少なくとも3つの重要なシナプス後タンパク質と相互作用し、その凝縮を調節しているということです。これは、FAM81Aがシナプス後密度の重要な調節因子であることを示唆しています。」

同グループは、FAM81Aが、相互作用する分子が周囲の媒体の要素を強力に排除するプロセスである液液相分離を通じて、膜のない細胞小器官における重要なタンパク質の凝縮を促進すること、およびタンパク質の欠如が重大な影響をもたらすことを確認できた。タンパク質レベルの低下。 培養ニューロンの活動の低下。

人間は関連する遺伝子のコピーを 2 つ持っています。 FAM81A そして FAM81B。 ただし、一方で FAM81A それは脳内で表現され、 FAM81B それは睾丸でのみ発現されます。 さらに、鳥類と爬虫類もこの遺伝子のコピーを 2 つ持っていますが、両生類、魚類、無脊椎動物は 1 つのコピーしか持っておらず、その発現は単一の組織に局在していません。

「興味深いことに、魚類のFAM81Aホモログがシナプス内で検出されていないことから、シナプスにおけるFAM81A機能の進化的保存は他のシナプス分子に比べて限られているようです。これは、FAM81Aが魚類の認知機能を理解する上で重要なタンパク質である可能性があることを示唆しています」高等脊椎動物の脳。」

しかし、彼らの仕事は最初の一歩にすぎませんでした。 タンパク質の役割を真に理解するには、複雑な脳環境におけるその機能を研究する必要があります。 そこで、神戸大学の研究チームは、FAM81A遺伝子を欠くマウスモデルを作成し、これがシナプスの機能と生物の行動にどのような意味をもたらすかを研究したいと考えている。

資金調達: 本研究は、日本学術振興会（助成金JP16H06463、JP18K14830、JP22H04981、JP23H04233）、独立行政法人科学技術振興機構（JPMJMS2299）、武田科学財団の助成を受けて行われました。

この研究は、エディンバラ大学、京都大学、シェフィールド大学の研究者と共同で実施されました。

遺伝学と神経科学の研究ニュースについて

著者： ダニエル・シャインズ
ソース： 神戸大学
コミュニケーション： ダニエル・シンツ – 神戸大学
写真： 画像提供：Neuroscience News

元の検索: オープンアクセス。
」FAM81A は、液液相分離によってシナプス後タンパク質の凝縮を制御するシナプス後タンパク質です。『宅見亨ほか著』 PLoS 生物学

まとめ

FAM81A は、液液相分離によってシナプス後タンパク質の凝縮を制御するシナプス後タンパク質です。

興奮性シナプスのシナプス後膜の下にある特殊なタンパク質であるシナプス後密度（PSD）のプロテオーム解析により、数千のタンパク質が同定されています。

予測可能な機能を持つタンパク質はよく研究されていますが、機能的に特徴づけられていないタンパク質は無視されることがよくあります。 この研究では、合計 5,869 個のタンパク質を含む 35 個の PSD プロテオミクス データセットの包括的なメタ分析を実行しました。

分類手法を使用して、まだ説明が不十分な 97 個のタンパク質を特定しました。 この選択の中から、トップランクのタンパク質である FAM81A に焦点を当てて詳細な分析を行いました。

FAM81A は、PSD-95、SynGAP、NMDA 受容体などの PSD タンパク質と相互作用し、培養細胞またはインビトロでこれらのタンパク質の液液相分離を促進します。 培養ニューロンにおける FAM81A の下方制御により、PSD-95 涙点のサイズとニューロンの発火頻度が減少します。

我々の発見は、FAM81AがPSD内のタンパク質の相互作用と集合を促進する上で重要な役割を果たしており、その存在が正常なシナプス機能を維持するために重要であることを示している。

さらに、私たちの方法論は、まだ包括的な理解が不足している多くのシナプスタンパク質をさらに特徴付ける必要性を強調しています。