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。

这项研究旨在验证突触囊泡的内吞作用，是实现持续神经传递所必需的现象，它受蛋白质液 - 液相分离而控制，并阐明神经传递过程中蛋白质动力学的机制。在2022年，筛选发现内菲林A1（EndoA1）是突触囊泡内吞蛋白，在突触前末端可能浓度的范围内导致液态液相分离。从这些结果中，我们构建了一个实验，重点是突触内endoa1液体液相分离的性质。首先，已经确认endoA1在COS7细胞中过表达，并形成液滴。此外，这个实验系统表明，结合内野1的蛋白质存储在endoA1液滴中，并且突触possin和Suntapsin1共同表达并存在于液滴状态下，并在液滴状态下以及突触囊泡簇在endoa1中模仿endoa1在Endoa1中模仿了endoimics symimics synaptic nimicts synaptic nimicts synaptic vesicle clusters clusters et park et al al al nat nat，接下来，我们使用原发性培养的神经元分析了EndoA1的定位和动力学，并发现EndoA1与突触囊泡簇在相同的空间中分离液态 - 液体相，并反复在突触前终末散布并积累，以响应神经活性。这些结果表明，与突触囊泡中内吞作用有关的endoA1在与突触小囊泡簇相同的空间中形成动态液态液相分离结构，维持神经传递，并总结了这些结果的学术论文目前已提交给国际杂志。

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