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2020 Fiscal Year Research-status Report

シナプスにおける時・空間近接分子群の同定手法の開発

Research Project

Project/Area Number 19K22439
Research InstitutionNational Institute for Physiological Sciences

Principal Investigator

深田 優子  生理学研究所, 分子細胞生理研究領域, 准教授 (40416186)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Keywordsプロテオミクス
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、生体タンパク質、とりわけ疾患関連タンパク質の相互作用分子を高い時・空間的解像度で同定するために、(1)不溶性が高い細胞膜に起こるタンパク質相互作用、(2)酵素と基質間結合のような一過的なタンパク質相互作用や(3)細胞種特異的なタンパク質相互作用の同定・解析手法を確立することを目指す。具体的には、てんかん関連リガンド-受容体や脂質修飾関連酵素をモデルタンパク質として、超解像プロテオミクス法の開発に挑戦する。2020年度は、2019年度に構築した実験条件とリソースを活用し、シナプス不溶性画分からタンパク質複合体の精製と構成分子の同定を進めた。具体的には、ADAM22を含むシナプスタンパク質複合体を網羅的、特異的、定量的に同定した。タグを挿入したノックインマウスを作製し、野生型マウス脳をネガティブコントロールとすることで特異性を担保した。シナプス画分のADAM22複合体構成タンパク質には、NMDA受容体、AMPA受容体等の受容体、イオンチャネルやLRRTM4-Neurexinといった接着分子などが含まれていた。また、これら膜タンパク質との結合はPSD-95を代表とするMAGUK足場タンパク質を介することを明らかにした(Fukata et al, PNAS 2021)。また、酵素と基質間結合についても、ある脂質修飾関連酵素に関して、実験リソースの整備と精製を終え、新たな酵素-基質ペアの候補を得た。さらに、シナプスタンパク質複合体の同定技術を初代培養神経細胞に応用し、細胞種特異的な相互作用分子の同定のための実験を開始した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

(1) シナプス不溶性画分からADAM22のシナプスタンパク質複合体を精製、同定し、論文発表を行った(Fukata et al, PNAS 2021)。
(2) 脂質修飾関連酵素の相互作用分子を探索し、候補分子を得た。
(3) 神経細胞種特異的なシナプスタンパク質複合体の同定に向けた実験を推進した。

Strategy for Future Research Activity

(1) 脂質修飾関連酵素の相互作用分子の機能解析を進める。
(2) 神経細胞種特異的なシナプスタンパク質複合体を同定する。

Causes of Carryover

(次年度使用額が生じた理由)準備済みの研究リソースと予備的知見を活用して効率よく実験をおこなうことにより、物品費の執行が減少した。今後、目的をより精緻に達成するために更なる研究を実施する必要がある。
(使用計画)
研究項目2,3のための物品費(神経細胞培養等)およびその他(動物飼育費、分析室使用量など)として、計画的に執行する。

  • Research Products

    (16 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 5 results) Presentation (2 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] UCSF/UCSD(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      UCSF/UCSD
  • [Int'l Joint Research] DZNE(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      DZNE
  • [Int'l Joint Research] IST(オーストリア)

    • Country Name
      AUSTRIA
    • Counterpart Institution
      IST
  • [Int'l Joint Research] UCL/The University of Edinburgh(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      UCL/The University of Edinburgh
  • [Int'l Joint Research] University of Helsinki(フィンランド)

    • Country Name
      FINLAND
    • Counterpart Institution
      University of Helsinki
  • [Journal Article] LGI1-ADAM22-MAGUK configures transsynaptic nanoalignment for synaptic transmission and epilepsy prevention2021

    • Author(s)
      Fukata Yuko、Chen Xiumin、Chiken Satomi、Hirano Yoko、Yamagata Atsushi、Inahashi Hiroki、Sanbo Makoto、Sano Hiromi、Goto Teppei、Hirabayashi Masumi、Kornau Hans-Christian、Pruss Harald、Nambu Atsushi、Fukai Shuya、Nicoll Roger A.、Fukata Masaki
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 118 Pages: e2022580118

    • DOI

      10.1073/pnas.2022580118

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Canonical versus non-canonical transsynaptic signaling of neuroligin 3 tunes development of sociality in mice2021

    • Author(s)
      Yoshida Tomoyuki、Yamagata Atsushi、Imai Ayako、Kim Juhyon、Izumi Hironori、Nakashima Shogo、Shiroshima Tomoko、Maeda Asami、Iwasawa-Okamoto Shiho、Azechi Kenji、Osaka Fumina、Saitoh Takashi、Maenaka Katsumi、Shimada Takashi、Fukata Yuko、Fukata Masaki、Matsumoto Jumpei、Nishijo Hisao、Takao Keizo、Tanaka Shinji、他6名
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Pages: 1848

    • DOI

      10.1038/s41467-021-22059-6

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Encephalitis patient derived monoclonal GABAA receptor antibodies cause catatonia and epileptic seizures2021

    • Author(s)
      Kreye Jakob、Wright Sukhvir K.、van Casteren Adriana、Machule Marie-Luise、Reincke S. Momsen、Nikolaus Marc、Stoffler Laura、van Hoof Scott、Sanchez-Sendin Elisa、Kornau Hans-Christian、Kaindl Angela M.、Wilson Max A.、Greenhill Stuart、他5名、Geis Christian、Fukata Yuko、Fukata Masaki、Pruss Harald
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1101/2021.01.28.428602

    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] APEGS法によるタンパク質パルミトイル化修飾の定量2021

    • Author(s)
      深田正紀、横井紀彦、深田優子
    • Journal Title

      電気泳動

      Volume: 65 Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Forelimb movements evoked by optogenetic stimulation of the macaque motor cortex2020

    • Author(s)
      Watanabe Hidenori、Sano Hiromi、Chiken Satomi、Kobayashi Kenta、Fukata Yuko、Fukata Masaki、Mushiake Hajime、Nambu Atsushi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 11 Pages: 3253

    • DOI

      10.1038/s41467-020-16883-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A genetically encoded red fluorescence dopamine biosensor enables dual imaging of dopamine and norepinephrine2020

    • Author(s)
      Nakamoto Chihiro、Goto Yuhei、Tomizawa Yoko、Fukata Yuko、Fukata Masaki、Harpsoe Kasper、Gloriam David E.、Aoki Kazuhiro、Takeuchi Tomonori
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1101/2020.05.25.115162

    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Acyl-PEGyl exchange gel-shift (APEGS) assay for palmitoylation quantification2020

    • Author(s)
      Fukata Masaki、Yokoi Norihiko、Fukata Yuko
    • Organizer
      第71回 日本電気泳動学会総会
  • [Presentation] Synaptic function regulated by palmitate cycling on PSD-95 and trans-synaptic LGI1 and ADAM222020

    • Author(s)
      Fukata Masaki、Yuri Miyazaki、Yokoi Norihiko、Fukata Yuko
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
  • [Book] 膜タンパク質工学ハンドブック2020

    • Author(s)
      平野瑶子、宮﨑裕理、横井紀彦、平田哲也、深田正紀、深田優子
    • Total Pages
      17
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      978-4-86043-537-0
  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      https://www.nips.ac.jp/fukata/

  • [Remarks] プレスリリース:神経シナプス間の軸調整を担う分子群を発見―新たなてんかん病態を解明―

    • URL

      https://www.nips.ac.jp/release/2021/01/post_426.html

URL: 

Published: 2021-12-27  

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