Regulation of distribution of motor proteins in synapse by ubiquitin ligase

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K06577
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: 菊島 健児 浜松医科大学, 医学部, 特任助教 (50569142)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 瀬藤 光利 浜松医科大学, 国際マスイメージングセンター, センター長 (20302664) ; 矢尾 育子 関西学院大学, 理工学部, 教授 (60399681)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ユビキチンリガーゼ / モータータンパク質 / キネシン / 軸索輸送

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではシナプスのE3ユビキチンリガーゼであるSCRAPPERに着目し、神経細胞内における標的が軸索内順行性輸送を担っているKIF1キネシンモータータンパク質を標的としており、その分布を制御しているメカニズムを明らかにしようとするものである。生化学的手法を用いることにより、SCRAPPERによるKIF1の認識部位等を明らかにした。また、プロテアソーム阻害剤であるMG-132を作用させることで、KIF1分解が抑制されると同時に、神経細胞内の分布の変化、とくにシナプス末端への集積が観測された。このことからも、SCRAPPERによるKIF1分解が神経細胞内では恒常的に行われており、その分布制御に重要であることが確認された。さらには、KIF1モータータンパク質は軸索輸送をの役割を終えて、いったんシナプス末端までカーゴを運搬した後には、再び細胞体へと戻されるように運搬されることはなく、使い捨てモータータンパク質として機能していることが示唆される。このことをより明確に示すために、理化学研究所によって開発された新規蛍光タンパク質であるSRAIを応用することで、このKIF1分解が神経内のどこで、いつ行われているのかについての解明を目指している。SRAIはオートファジー検出用に開発されたが、pH依存的に蛍光特性を変化させるために、タンパク質分解の検出にも応用することが可能である。さらに、神経細胞内におけるSCRAPPERとKIF1との相互作用の詳細を明らかにする目的で、各種蛍光タンパク質を連結させたコンストラクトの準備を進めており、超解像イメージングを行う予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

これまでにSCRAPPERとKIF1との相互作用の解明に必要となる生化学的実験データの取得を順調に終えることができた。イメージング必要となるコンストラクト作りに関しても取り掛かっている。

Strategy for Future Research Activity

今後は各種蛍光タンパク質を連結させたコンストラクトの作成を進めるとともに、それらを用いた超解像イメージングを実施する計画である。