The assembly mechanisms of the BAR domain proteins for physiological functions

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03252
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44010:Cell biology-related
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Suetsugu Shiro 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70345031)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: BARドメイン / 相分離

Outline of Final Research Achievements

The BAR domains are universal and important protein domains that generate the curvature of the cellular membrane according to their three-dimensional structure. The BAR domains form an oligomer on the lipid membrane and shape the membrane of their binding by the configuration of the oligomer. In this study, we found that the oligomer formation reaches the maximum within seconds, by observing the in vitro FRET that was designed to monitor the oligomer. The SH3 domains of the BAR domain-containing proteins were found to bind to the multiple sites on the WASP family proteins with polyproline sequences together with the adaptor proteins, the phosphorylated tyrosine-kinase receptor, the small GTPase, inducing the formation of oligomer by a liquid-liquid phase separation-like mechanism.

Free Research Field

細胞生物学　生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、液液相分離（LLPS）様の多数の結合によるタンパク質の凝集様の集合が、生体膜の上でのBARドメインの秩序だった集合にも関与していることが発見された。また、逆に、BARドメインの集合はLLPS様であることから、さらなるタンパク質の集積を促し、細胞の応答を支配する可能性がひらけた。本研究成果は、BARドメインの集合機構を具体的に明らかにした初めての知見であり、免疫応答機構のみならず、細胞外小胞形成などの細胞の形態変化を伴う生命現象の根源的な理解を深めた。また、詳細な分子機構を明らかにすることで、将来の免疫細胞などの機能を操作する新たな医療の道を開く可能性がある。