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

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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。