Phosphorylation of Alcadein cytoplasmic domain regulates its axonal transport

Alcadein 胞质结构域的磷酸化调节其轴突运输

基本信息

批准号：
16J04020
负责人：
蘇武佑里子
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

神経細胞は細胞体、樹状突起、軸索からなる、高度に極性化された細胞である。長い軸索中では主にキネシンモーターが細胞体から軸索末端までの分子輸送を担う。軸索中の輸送は神経が正常に機能するために重要であるが、輸送分子の選択機構や輸送制御機構については不明な点が多く残されている。本研究ではキネシン1と直接結合する膜タンパク質である、アルカデインに着目した。この結合はキネシン1を活性化させ、アルカデインを含む輸送小胞は軸索中を輸送される。これまでの解析により、アルカデインの3ヶ所のリン酸化修飾がキネシン1への結合に必要であることを明らかにしており、アルカデインのリン酸化による新規軸索輸送制御機構が示唆されてきた。これを検討するため、アルカデイン非リン酸化模倣変異体を用いて軸索輸送の観察を行った。キネシン１に対する結合減弱により、軸索中の輸送方向には変化は認められなかった一方で、順行性輸送の高速化が観察された。輸送高速化の原因として、細胞体における小胞形成に着目した。アルカデインはAPP(アミロイド前駆体タンパク質)とゴルジ体で三量体を形成すると考えられるが、APPとアルカデインはそれぞれ特異的な輸送小胞を形成し、APPはアルカデインよりも高速に軸索中を輸送される。アルカデイン部分変異体について軸索中の局在を観察することで、キネシン１と強固に結合できないアルカデインは軸索APP小胞へ入り込むことで高速に輸送されていることを明らかにした。さらに、ゴルジ体からの輸送効率を測定することでキネシン１の結合がゴルジ体におけるアルカデイン特異小胞の出芽に必要である可能性を示した。このことから、アルカデイン小胞の形成はキネシン１の直接結合を必要としていること、またアルカデインの軸索輸送はリン酸化によるキネシン１のリクルートによって促進されるという新規の軸索輸送機構および制御機構についての知見を得た。

神经元是由细胞体，树突和轴突组成的高度极化细胞。在长轴突中，驱动蛋白电动机主要负责从细胞体到轴突末端的分子转运。轴突中的运输对于神经的正常功能很重要，但是在选择转运分子和控制转运的机制方面仍然存在许多未知数。在这项研究中，我们专注于直接与驱动蛋白1结合的膜蛋白的碱蛋白。这种结合激活了驱动蛋白-1，并通过轴突运输含有碱的转运囊泡。先前的分析表明，与驱动蛋白1结合需要进行三种碱性化修饰，这表明一种新的机制通过碱的磷酸化来控制轴突转运。为了调查这一点，使用烷丁定非磷脂突变体观察到轴突转运。由于与驱动蛋白1结合的衰减，观察到轴突中的转运方向没有变化，同时观察到顺行转运。专注于细胞体中囊泡的形成，是传输速度提高的原因。尽管认为碱中的碱会在APP（淀粉样蛋白前体蛋白）和高尔基体中形成三聚体，但App和Alkadeine各自形成特定的运输囊泡，并且APP通过轴突迅速运输，比碱更快。观察到碱性局部突变体轴突的定位表明，无法结合动力素1的碱是通过进入轴突应用囊泡来迅速运输的。此外，通过测量高尔基体的运输效率，可以表明，驱动蛋白1的结合可能是高尔基体中碱特异性囊泡的萌芽所必需的。这使我们了解了新型的轴突运输和调节机制，即碱囊泡的形成需要直接结合驱动蛋白-1，并且通过磷酸化募集酶促的1通过募集碱的轴突转运加速。