シナプス小胞エンドサイトーシスにおける液-液相分離現象の役割解明

阐明液-液相分离现象在突触小泡内吞作用中的作用

• 批准号: 22KJ3004
• 负责人: 吉田 知史
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Doshisha University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3004/
• 关键词: シナプス伝達; シナプス小胞クラスター; エンドサイトーシス; エンドフィリン; 液-液相分離; 脳・神経; タンパク質; 神経細胞

本研究は、持続的な神経伝達を達成するために必要な現象であるシナプス小胞のエンドサイトーシスがタンパク質の液-液相分離によって制御されているのかを検証し、神経伝達時のタンパク質の動態制御機構を明らかにすることを研究目標としている。2022年度は、シナプス小胞エンドサイトーシスタンパク質であるEndophilin A1 (EndoA1)がシナプス前終末で考えられる濃度の範疇で液-液相分離を引き起こすことをスクリーニングによって発見した。この結果よりEndoA1液-液相分離のシナプス内での性質に注目した実験を組み立てた。まず、COS7細胞にEndoA1を過剰発現させ、液滴を形成することを確認した。また、この実験系からEndoA1に結合するタンパク質がEndoA1液滴に格納されること、さらに、synaptophysinとsynapsin1を共発現させ、シナプス小胞クラスターを模倣した環境(Park et al, 2021, Nat.Commun.)でEndoA1によってエンドサイトーシス関連タンパク質が模倣したシナプス小胞クラスターとともに液滴の状態で存在することがわかった。次に、初代培養神経細胞を用いてEndoA1の局在、および動態を解析した結果、EndoA1はシナプス小胞クラスターと同じ空間で液-液相分離し、神経活動に応じてシナプス前終末で拡散、集積を繰り返していることがわかった。これらの結果より、シナプス小胞のエンドサイトーシスに関与するEndoA1がシナプス小胞クラスターと同じ空間で動的な液-液相分離構造体を形成し、神経伝達を維持している可能性を提唱でき、現在、これらの結果をまとめた学術論文を国際誌に投稿中である。

The purpose of this study is to demonstrate the necessary phenomena for the realization of the continuous process of neurotransport, and to clarify the dynamic control mechanism of the process of neurotransport. In 2022, the concentration of Endophilin A1 (EndoA1) was determined before and at the end of the study. Liquid-liquid separation was initiated. The results showed that EndoA1 was a good candidate for liquid-liquid phase separation. EndoA1 cells were detected and droplet formation was confirmed. In this case, EndoA1 is bound to a single substance, and EndoA1 droplets are produced in a single substance. In this case, synaptophysin and synapsin 1 are co-produced in a single substance, which mimics the environment (Park et al, 2021, Nat.Commun.) EndoA 1 is the state in which a droplet exists. The results of analysis of EndoA1 status and dynamics in primary and secondary cultured neurons show that EndoA1 cells are separated into liquid-liquid phases in the same space, and that the activities of the neurons are dispersed and accumulated before the end. The results of this study are presented in the paper on the possibility of formation and maintenance of liquid-liquid phase separation structures in the same space.

项目成果

Compartmentalization of soluble endocytic proteins in synaptic vesicle clusters by liquid-liquid phase separation

通过液-液相分离对突触小泡簇中可溶性内吞蛋白进行区室化

• 发表时间: 2023
• 作者: Tomofumi Yoshida;Koh-ichiro Takenaka;Hirokazu Sakamoto;Yusuke Kojima;Kyoko Hanawa-Suetsugu;Yasunori Mori;Kenzo Hirose and Shigeo Takamori
• 通讯作者: Kenzo Hirose and Shigeo Takamori