ヘテロologous発現系における合成リボン型活性化領域の確立

科学分野:

• 神経科学; 細胞生物学; シナプス可塑性

背景:

• リボンシナプスは、神経系における感覚情報処理に不可欠です。
• シナプスリボンは、シナプス前活性化領域（AZ）を組織化し、小胞を繋ぎ止めます。
• リボンシナプスの最小限の分子コンポーネントを理解することは、ニューラルコーディングを解明するために不可欠です。

研究 の 目的:

• HEK293細胞で合成生物学的手法を用いてリボン型AZ構造を再構築すること。
• リボンシナプス形成とCa2+チャネルクラスタリングに必要な最小限の分子要件を調査すること。
• これらの再構築されたシナプスの構造的および機能的特性を調査すること。

主な方法:

• HEK293細胞で主要なシナプス前タンパク質を共発現させることにより、合成生物学的手法を利用しました。
• 構造解析のために超解像STED顕微鏡法とクライオ相関電子線トモグラフィーを使用しました。
• パッチクランプ電気生理学と組み合わせたCa2+イメージングを用いて機能解析を行いました。

主要な成果:

• ネイティブなリボンシナプスを模倣した構造（SyRibbonsと命名）を再構築することに成功しました。
• Ca2+チャネル（CaV1.3）、RIM結合タンパク質2（RBP2）、膜結合型Bassoon、およびRIBEYEを、SyRibbon形成に必要な最小限のコンポーネントとして特定しました。
• リボンを持たないクラスターと比較して、SyRibbonsに関連するより大きなCa2+チャネルクラスターを観察し、部分的なCa2+信号の閉じ込めが認められました。

結論:

• Ca2+チャネル、RBP、Bassoon、およびRIBEYEを含む最小限のタンパク質セットが、基本的なリボン型AZを再構築できること。
• SyRibbonsは、動物研究を補完するAZタンパク質相互作用および機能を研究するための有用なモデルシステムとして機能すること。