オートファジーから拡がる膜界面生物学

研究組織

計画研究

課題名：シナプス機能発現における微小膜界面生物学

深田 優子研究代表者

深田 優子
名古屋大学・医学系研究科　准教授
https://www.med.nagoya-u.ac.jp/neuropharmacology/fukata/

山形 敦史研究分担者

山形 敦史
国立研究開発法人理化学研究所・生命機能科学研究センター　上級研究員
https://researchmap.jp/atsushi_yamagata

研究概要

神経シナプス前､後部のシナプス伝達に関わるタンパク質群は、シナプス間隙をはさんでナノメートル精度で整列配置し、ミリ秒単位のシナプス伝達を遂行する。このシナプス-ナノカラムと称される仮想構造体では、細胞境界を越えた分子協奏により、シナプス前・後部細胞膜の分子装置が精緻に連携すると考えられるが、その分子実体と連携様式の全容は不明である。本研究では、シナプス膜直上、直下の膜界面に起こる分子協奏と、それらが細胞境界を越えて連携する機構に着目して、シナプス-ナノカラムの機能発現の分子基盤を明らかにする。具体的には、代表者らが、ナノカラム構成分子として見出した、脳疾患と強く関連する超分子複合体を起点に、シナプス内の異なる局所でおこる膜界面現象の作動原理を解明する。また、それらの界面間相互作用を実証し、シナプス機能における生理的意義を細胞、個体レベルで解析する。さらに、ナノカラム構築における細胞を超えた分子協奏の実体と脳病態における変容をin situ構造解析により可視化する。

研究代表者主要業績（代表者二重線、分担者一重線）

  1. #Fukata Y, #Fukata M, #MacGillavry H, #Nair D, and # *Hosy E. Celebrating the birthday of AMPA receptor nanodomains: Illuminating the nanoscale organization of excitatory synapses with 10 nanocandles. J. Neurosci., 2024, 44:e2104232024. (#, equally contributed).
  2. #Fukata Y, #Che n X, Chiken S, Hirano Y, Yamagata A, Inahashi H, Sanbo M, Sano H, Goto T, Hirabayashi M, Kornau HC, Prüss H, Nambu A, Fukai S, *Nicoll RA, *Fukata M. LGI1-ADAM22-MAGUK configures trans-synaptic nanoalignment for synaptic transmission and epilepsy prevention. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2021, 118, e2022580118.
  3. #Yamagata A, #Miyazaki Y, Yokoi N, Shigematsu H, Sato Y, Goto-Ito S, Maeda A, Goto T, Sanbo M, Hirabayashi M, Shirouzu M, Fukata Y, *Fukata M, *Fukai S. Structural basis of epilepsy-related ligand-receptor complex LGI1-ADAM22. Nat. Commun., 2018, 9, 1546.

研究分担者主要業績（代表者二重線、分担者一重線）

  1. Yamagata A*., Ito K., Suzuki T., Dohmae N., Terada T., Shirouzu M. Structural basis for antiepileptic drugs and botulinum neurotoxin recognition of SV2A. Nat. Commun., 2024, 15, 3027.
  2. Yamagata A*., Murata Y., Namba K., Terada T., Fukai S., Shirouzu M. Uptake mechanism of iron-phytosiderophore from the soil based on the structure of yellow stripe transporter. Nat. Commun., 2022, 13, 7180.
  3. #Cao P, #Bracun L, #Yamagata A, Christianson BM, Negami T, Zou B, Terada T, Canniffe DP, Shirouzu M, Li M, Liu LN. Structural basis for the assembly and quinone transport mechanisms of the dimeric photosynthetic RC-LH1 supercomplex. Nat. Commun., 2022, 13, 1977.

キーワード

シナプス、シナプス伝達、ナノドメイン、ナノカラム、液-液相分離、てんかん、クライオ電子顕微鏡、in situ構造生物学

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