요약: 연구진은 뇌의 시냅스 기능에 필수적인 시냅스 후 단백질 응집체 형성에 중추적인 역할을 하는 중요한 단백질인 FAM81A를 확인했습니다. 연구팀은 이전의 35개 연구를 분석하여 신경 신호 전달에 필수적인 복잡한 단백질 구조인 시냅스후 밀도에 FAM81A가 지속적으로 존재한다는 사실을 발견했습니다.
이 단백질과 주요 시냅스 후 단백질의 상호 작용 및 액체-액체 상 분리에 대한 참여는 시냅스 활동을 유지하는 데 있어 이 단백질의 중요성을 강조합니다. 이번 결과는 시냅스 메커니즘에 대한 우리의 이해에 기여할 뿐만 아니라 고등 척추동물의 인지 기능의 진화와 신경정신병적 상태에 대한 잠재적인 영향을 탐구하기 위한 새로운 길을 열어줍니다.
중요한 사실:
- 시냅스에서 FAM81A의 중요한 역할: FAM81A는 주요 시냅스후 단백질과 상호작용하고 이들의 조립을 조절하며 신경 기능에 영향을 미칩니다.
- 첫 번째 포괄적인 설명: 이 연구는 시냅스 밀도 형성 및 활동에 대한 관여를 강조하면서 FAM81A의 최초의 완전한 특성을 제공합니다.
- 진화론적 통찰: FAM81A와 종 전반에 걸친 동족체 사이의 진화적 차이는 고등 척추동물 뇌의 인지 기능에서 FAM81A의 독특한 역할을 암시합니다.
원천: 고베대학
시냅스후 단백질 덩어리에 나타나는 단백질이 그 형성에 결정적인 역할을 하는 것으로 밝혀졌습니다. 고베 대학의 발견은 시냅스 기능의 새로운 핵심 역할을 식별하고 지금까지 특징지어지지 않았던 역할과 세포 진화에 대한 첫 번째 빛을 밝힙니다.
두 개의 신경 세포를 연결하는 시냅스에서 일어나는 일은 뇌 기능의 핵심 요소입니다. 시냅스전 뉴런에서 시냅스후 뉴런으로의 신호는 단백질에 의해 전달되며 이들의 불균형은 주요 우울증, 자폐증 또는 알코올 의존과 같은 신경정신병적 질환을 유발할 수 있습니다.
그러나 이 접합부에서 발견되는 단백질의 다양성으로 인해 그 중 다수는 아직 연구되지 않았으며, 이전에 발견된 단백질이 실제로 그곳에 속하는지, 아니면 단지 분석 과정에서 발생하는 불순물인지가 명확하지 않은 경우가 많습니다.
시냅스 후 막 바로 아래에 위치한 특히 눈에 띄는 구조는 “시냅스 후 밀도”라고 불리는 것으로, 아마도 수천 개의 서로 다른 단백질이 뭉쳐져 있는 것입니다.
시냅스 후 밀도를 밝히기 위해 고베 대학의 신경 생리학자인 토루 타쿠미(Takumi Toru)와 그의 팀은 먼저 이 현상에 대한 이전 연구의 35개 데이터 세트를 비교하여 어떤 특성화되지 않은 단백질이 지속적으로 나타나는지 확인했습니다.
논문 제1저자인 Kaizuka Takeshi는 “우리는 다양한 데이터 세트의 단백질 구조를 표준화하고 정렬하기 위한 분석 파이프라인을 만들었습니다. 이로 인해 이러한 데이터 세트 중 20개 이상에서 검출된 특성이 좋지 않은 시냅스 단백질이 식별되었습니다.”라고 말했습니다. ”
이는 FAM81A라고 표시된 단백질이 전체 구조의 기능과 관련이 있을 수 있음을 시사하므로 팀은 다른 단백질과의 상호 작용, 뉴런 내부 및 주변의 분포, 뉴런의 모양과 기능에 미치는 영향을 분석했습니다. 행동과 발달의 메커니즘. 간단히 말해서, 그들은 이 단백질에 완전한 예비 설명을 제공했습니다.
Takumi는 현재 저널에 게재된 연구 결과를 요약합니다. PLoS 생물학“중요한 발견은 FAM81A가 적어도 세 가지 주요 시냅스 후 단백질과 상호작용하여 이들의 응축을 조절한다는 것입니다. 이는 FAM81A가 시냅스 후 밀도의 주요 조절 요인임을 시사합니다.
연구팀은 FAM81A가 상호작용하는 분자가 주변 매질의 요소를 강력하게 배제하는 과정인 액체-액체 상분리를 통해 막이 없는 소기관에서 주요 단백질의 응축을 촉진하고, 단백질이 없으면 상당한 결과를 초래한다는 것을 확인할 수 있었습니다. 단백질 수준 감소. 배양된 뉴런의 활동이 감소합니다.
인간은 두 개의 관련된 유전자 사본을 가지고 있습니다. FAM81A 그리고 FAM81B. 그러나, 동안 FAM81A 뇌에서 표현되는데, FAM81B 고환에서만 표현됩니다. 더욱이 조류와 파충류 역시 두 개의 유전자 사본을 갖고 있지만 양서류, 어류, 무척추동물은 한 개의 사본만 갖고 있으며 그 발현은 단일 조직에 국한되지 않습니다.
“흥미롭게도 시냅스에서 FAM81A 기능의 진화적 보존은 다른 시냅스 분자에 비해 제한된 것으로 보입니다. 왜냐하면 물고기 FAM81A 상동체가 시냅스에서 발견되지 않았기 때문입니다. 이는 FAM81A가 시냅스의 인지 기능을 이해하는 데 핵심 단백질일 수 있음을 시사합니다. 더 높은 척추동물의 뇌.”
그러나 그들의 작업은 단지 첫 번째 단계에 불과했습니다. 단백질의 역할을 진정으로 이해하려면 복잡한 뇌 환경에서 그 기능을 연구하는 것이 필요합니다. 따라서 고베대학교 연구팀은 FAM81A 유전자가 결여된 쥐 모델을 만들고 이것이 시냅스의 기능과 유기체의 행동에 어떤 의미를 갖는지 연구하고자 합니다.
자금조달: 이 연구는 일본과학진흥회(보조금 JP16H06463, JP18K14830, JP22H04981, JP23H04233), 일본 과학기술청(JPMJMS2299) 및 다케다 과학재단의 지원을 받았습니다.
이번 연구는 에든버러대학교, 교토대학교, 셰필드대학교 연구진과 공동으로 진행됐다.
유전학 및 신경과학 연구 뉴스 소개
작가: 다니엘 샤인즈
원천: 고베대학
의사소통: 다니엘 신즈(Daniel Shinz) – 고베대학교
그림: 이미지 제공: 신경과학 뉴스
원래 검색: 오픈 액세스.
“FAM81A는 액체-액체 상 분리를 통해 시냅스 후 단백질의 응축을 조절하는 시냅스 후 단백질입니다.“토루 타쿠미 외. PLoS 생물학
요약
FAM81A는 액체-액체 상 분리를 통해 시냅스 후 단백질의 응축을 조절하는 시냅스 후 단백질입니다.
흥분성 시냅스의 시냅스후 막 아래에서 발견되는 특수 단백질인 시냅스후 밀도(PSD)에 대한 단백질체학 분석을 통해 수천 개의 단백질이 확인되었습니다.
예측 가능한 기능을 가진 단백질은 잘 연구되었지만 기능적으로 특성이 밝혀지지 않은 단백질은 종종 무시됩니다. 이 연구에서 우리는 총 5,869개의 단백질을 포함하여 35개의 PSD 단백질체 데이터 세트에 대한 포괄적인 메타 분석을 수행했습니다.
분류 방법을 사용하여 우리는 아직 충분히 설명되지 않은 97개의 단백질을 식별했습니다. 이 선택에서 우리는 최상위 단백질인 FAM81A에 대한 자세한 분석에 중점을 두었습니다.
FAM81A는 PSD-95, SynGAP 및 NMDA 수용체를 포함한 PSD 단백질과 상호 작용하고 배양된 세포 또는 시험관 내에서 이러한 단백질의 액체-액체 상 분리를 촉진합니다. 배양된 뉴런에서 FAM81A의 하향 조절은 PSD-95 점점의 크기와 뉴런의 발화 빈도를 감소시킵니다.
우리의 연구 결과는 FAM81A가 PSD 내에서 단백질의 상호 작용과 조립을 촉진하는 데 중요한 역할을 하며 FAM81A의 존재가 정상적인 시냅스 기능을 유지하는 데 중요하다는 것을 나타냅니다.
또한, 우리의 방법론은 여전히 포괄적인 이해가 부족한 많은 시냅스 단백질을 더욱 특성화할 필요성을 강조합니다.
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”