N-エチルマレイミド感受性因子 (NSF) の構造と機能 (2023)

ほとんどの細胞小器官の恒常性には、次のものによって媒介される膜融合が必要です。s可溶性N-エチルマレイミド感受性因子 (NSF)ある付着タンパク質再セプター (SNARE)。膜が融合サイクルを通過するにつれて、SNARE は活性化と非活性化のサイクルを経ます。サイクルの先頭では非アクティブシス- 単一膜上の SNARE 複合体は、多様な細胞活性 (AAA+) タンパク質に関連する六量体 ATPase によって活性化またはプライミングされます。N-エチルマレイミド感受性因子 (NSF/Sec18) とその共同シャペロン α-SNAP/Sec17。 Sec18 を介した ATP 加水分解により、SNARE が個々のコイルに機械的に分解され、新しい融合サイクルが可能になります。以前、我々は、Sec18 モノマーがホスファチジン酸 (PA) に結合することによって SNARE から隔離されることを発見しました。 PA ホスファターゼ Pah1 によって PA がジアシルグリセロールに加水分解されると、Sec18 が膜から放出されます。 PA は SNARE プライミングを阻害できますが、他のタンパク質に結合するため、Sec18 活性をさらに調べるための特異的ツールとして使用することはできません。今回我々は、高い親和性でSec18に結合し、SNAREの活性化をブロックする、IPA（プライミング活性阻害剤）と呼ぶ低分子化合物の発見を報告する。我々は、IPAがSNAREプライミングをブロックし、PAのSec18への結合を競合することを観察しました。分子動力学シミュレーションにより、IPA がより剛直な NSF/Sec18 立体構造を誘導し、これにより Sec18 が PA に結合したり SNARE を活性化したりするために必要な柔軟性が損なわれる可能性があることが明らかになりました。また、IPA が NSF/Sec18 活性をより強力かつ特異的に阻害することも示しています。N-エチルマレイミドは、低マイクロモル濃度の IPA のみの投与を必要とし、この化合物が SNARE プライミング動態のさらなる解明に役立つ可能性があることを示しています。

てんかんにおける神経ネットワークに沿った興奮の発症、維持、伝播の分子基盤はまだ十分に理解されていません。シナプスでのシグナル伝達を制御するさまざまな神経伝達物質受容体に加えて、これらすべてのプロセスに関与する重要な調節因子の 1 つが、ATPase N-エチルマレイミド感受性融合タンパク質 (NSF) です。したがって、てんかん手術および剖検対照中に切除された薬剤耐性側頭葉局所てんかん患者の内側側頭回（MTG）の組織における受容体サブユニットとNSFレベルを分析しました。切除された組織は、自発的な鋭波活動の有無にかかわらず、組織への電界電位記録によってさらに特徴付けられました。 NSF、NMDA 1.1、2A、GABA のレベルの上昇が検出されました。_あc₂受容体サブユニットは自発的な鋭波スパイク活動に関連します。さらに、自発的鋭波スパイク組織におけるNSF、AMPA受容体サブユニット、代謝型グルタミン酸受容体、およびアデノシン1受容体レベル間の相関関係を特定しました。我々の発見は、NSFが2つの作用機序によっててんかんにおける自発的ネットワーク興奮の制御に重要な役割を果たしていることを示唆している：（1）シナプス前側での伝達物質放出の制御を介して直接的に、および（2）起こり得る受容体クロストークの機能の変更と指示を介して間接的に/特定の受容体化合物をシナプス後膜を通して/シナプス後膜に組み込む。

可溶性N-エチルマレイミド感受性因子結合タンパク質アルファ (αSNAP) は、細胞内小胞の輸送とシグナル伝達を調節する多機能足場タンパク質です。培養腸上皮細胞では、αSNAP が細胞の生存、運動性、接着に必須であることが示されています。しかし、腸粘膜におけるその生理学的機能は不明のままです。本研究では、ホップ歩行を伴う自然発生的水頭症のマウスを使用しました（うーん) αSNAP の変異を調べて、インビボでの腸上皮恒常性の調節におけるこの輸送タンパク質の役割を調べます。ホモ接合性うーんマウスは、腸上皮におけるαSNAPタンパク質の発現の減少を示しましたが、結腸および回腸における上皮構造の重大な異常は示されませんでした。このようなαSNAPの枯渇は、エクスビボでの小腸上皮エンテロイドの分化を減弱させた。さらに、αSNAP欠損変異動物では、小腸陰窩におけるリゾチーム顆粒の形成が減少し、腸粘膜におけるリゾチームおよびディフェンシンの発現が減少しており、これはパネート細胞の分化異常を示唆している。対照的に、杯細胞、腸内分泌細胞の発生、および腸細胞の頂端結合の組み立ては、うーん突然変異マウス。我々のデータは、インビボでの腸パネート細胞の分化におけるαSNAPの新たな役割を明らかにした。

オートファジーは、細胞内タンパク質と細胞小器官をオートファゴソームと呼ばれる膜小胞にパッケージングする異化プロセスであり、その後オートファゴソームは分解のためにリソソームに送られます。オートファゴソームの組み立てと成熟は、さまざまな膜コンパートメントとの相互作用によって制御されており、最近の研究では、オートファジー制御における細胞内輸送機構の重要な役割が強調されています。この章では、重要な小胞融合メディエーター、可溶性小胞の役割について説明します。N-オートファジーにおけるエチルマレイミド感受性因子結合タンパク質アルファ (αSNAP)。我々は、ヒト上皮細胞におけるオートファジー流動の二重調節因子としてのαSNAPを強調する最近のデータについて議論する。 αSNAP の最も異常でこれまで予期されていなかった活性には、αSNAP の標準的な機能パートナーに依存しないオートファジーの阻害が含まれます。N-エチルマレイミド感受性因子。 αSNAPのこの非標準的な機能は、ゴルジ構造の調節におけるαSNAPの役割に関連しており、それにより、オートファジー経路へのゴルジ由来小胞の送達が制限されます。オートファジー制御におけるαSNAPのこの役割は、このアダプタータンパク質の最近発見された新しい結合パートナーと上皮恒常性の制御におけるその新しい役割というより広い文脈で議論されています。

N1988 年に初めて発見された -エチルマレイミド感受性因子 (NSF) は、タンパク質やホルモンの分泌、神経伝達物質の放出など、真核生物の輸送の重要な因子です。これは、AAA+ ファミリー (多様な細胞活動に関連する ATPase) のメンバーです。 NSFは可溶性を分解しますN-エチルマレイミド感受性因子結合タンパク質受容体（SNARE）複合体と可溶性結合タンパク質N-エチルマレイミド感受性因子結合タンパク質（SNAP）。 NSF とその SNARE および SNAP との複合体 (20S スーパー複合体として知られる) の構造研究は約 20 年前に始まりました。 NSF の個々の N および D2 ドメインの結晶構造、および全長 NSF および 20S 超複合体の低解像度電子顕微鏡構造は、長年にわたって報告されてきました。それにもかかわらず、20S 超複合体の分子構造と NSF 媒介 SNARE 複合体の分解の分子機構は、最近まで不明なままでした。ここでは、NSF および 20S 超錯体の最近の原子分解能または原子分解能に近い構造、ならびに NSF の分子機構とエネルギー要件についての最近の洞察をレビューします。また、NSF を他の既知の AAA+ ファミリーメンバーと比較します。

インテグリンに基づく細胞外マトリックス (ECM) への接着は、上皮細胞の分化、生存、運動性の制御において重要な役割を果たします。細胞は接着斑 (FA) と呼ばれる動的構造を介して ECM に付着します。 FA は、小胞輸送と融合によって媒介される絶え間ないリモデリングを受けます。可溶性N-エチルマレイミド感受性因子（NSF）付着タンパク質α（αSNAP）は、膜融合の必須メディエーターです。しかし、ECM 接着と細胞運動性の調節におけるその役割はまだ解明されていません。この研究では、siRNAを介したαSNAPのノックダウンが腸上皮細胞の剥離を誘導するのに対し、αSNAPの過剰発現はECM接着を増加させ、細胞浸潤を阻害することを見出した。 αSNAPの喪失により、ゴルジ依存性のグリコシル化とβ1インテグリンの輸送が損なわれ、接着斑キナーゼ（FAK）とパキシリンのリン酸化が減少し、FAの分解が引き起こされました。 ECM接着に対するαSNAP枯渇のこれらの影響は、アポトーシスおよびNSFとは無関係でした。ゴルジの断片化がαSNAPノックダウンの細胞効果を媒介するという以前の報告と一致して、ゴルジの薬理学的または遺伝的破壊のいずれかが、ECM接着に対するαSNAP枯渇のすべての効果を再現することを発見しました。さらに、我々のデータは、観察されたαSNAPの接着促進効果の媒介にβ1インテグリン、FAK、およびパキシリンが関与していることを示唆しています。これらの結果は、ECM接着および上皮細胞の運動性の調節におけるαSNAPの新たな役割を明らかにする。

Brain Research、第 1526 巻、2013 年、65-70 ページ

全身麻酔薬がどのように意識喪失を引き起こすかは、現在進行中の臨床的および科学的関心のテーマです。それらが皮質の情報処理を妨害することがますます明らかになりつつあるが、その影響は調査中の空間スケールに依存しているようだ。この研究では、静脈内麻酔薬エトミデートがマウス新皮質スライスのサブミリメートルスケールで神経活動を同期させるかどうかを調査しました。非マグネシウム発作様事象（SLE）電界活動を生成するスライスにおいて、50μm の細胞外電極で記録された電界電位活動の形態を分析しました。この分析は、場の電位振動の振幅と強さが、根底にある神経活動の同期性と相関しているという理解に基づいていました。 SLE活動を開始しているスライスの領域から記録された場合、エトミデートは集団イベント振幅（中央値（範囲）85（24～350）～101（30～427）μV）と傾き16.6（1.5～106.2）～20.2（ 1.7 ～ 111.1) μV/ms (p=0.016 およびp=0.0013、それぞれ)。この結果は、円の直径が 300μm であると推定される記録電極の受容野内でのニューロンの同期性の増加と一致しています。結論として、新皮質スライスの準備はサポートします。ライブ全身麻酔薬が局所スケールで神経細胞の同期性を高め、根底にあるメカニズムを調査するための理想的なモデルを提供することを示すデータ。

ジャーナル オブ バイオテクノロジー、第 228 巻、2016 年、52-57 ページ

小説ライブここでは、活性型デオキシリボヌクレオシドキナーゼタンパク質の選択方法について説明します。デオキシリボヌクレオシドキナーゼのランダムに変異した遺伝子のプールキイロショウジョウバエ(Dm-dNK)を調製し、発現ベクターに挿入した。酵素的に活性な変異体は、(i) への導入を含むサイクルを繰り返すことによって選択されました。大腸菌、 (ii) の治療大腸菌変異原性デオキシリボヌクレオシド (2-ヒドロキシ-dA) を含むプール、および (iii) リン酸化 2-ヒドロキシ-dA による変異から生じる抗生物質耐性コロニーの選択とその後のプラスミド DNA の単離。耐性コロニーの割合は、1 サイクル目から 5 サイクル目までに 2 桁増加し、その後プラトーに達しました。第 7 および第 8 進化サイクル後に選択された 15 個の Dm-dNK 変異体は実際に活性を示したライブ。さらに、変異タンパク質の 1 つは野生型タンパク質と同じくらい活性でした。試験管内で。これらの結果は、この小説がライブ進化法は有用であり、同様の戦略が他のデオキシリボヌクレオシドキナーゼにも適用できると考えられます。さらに、変異アミノ酸の分布は、Dm-dNK タンパク質の重要な残基/領域を示唆しています。

有機金属化学ジャーナル、第 829 巻、2017 年、66-70 ページ

四面体 Mo の熱分解₂と₂(μ-CO)₃(CO)₇(⁵-C₅H₅）₂還流トルエン中で少量のMoが得られる₃と₃(m₄-その²-CO)(μ₃-何何）₁₀(⁵-C₅H₅）₃(1)。の反応1Rh(CO)入り₂(⁵-C₅自分₅) 還流ジクロロメタン中で Mo を得る₃氏₃(μ-CO)₄(CO)₇(⁵-C₅H₅）₃(⁵-C₅自分₅) (2）中程度の収量。 X線回折研究は、金属コアがそれぞれエッジブリッジ型三角両錐形およびバイキャップ型三角両錐型構造を採用していることを示しています。集まる296CVE では電子精度が高く、同一のコア形状を持つ唯一の先行する 6 族 - 9 族混合金属クラスターである 94 CVE W とは対照的です。₃と₄(μ-H)(CO)₁₂(⁵-C₅H₅）₃(3）。 DFT 研究は、対照的な動作を合理化するために採用されています。2と3。時間依存の DFT を使用して、線形光吸収スペクトルの主要な遷移を割り当てました。2。

Cell Reports、第 21 巻、第 2 号、2017 年、341-350 ページ

電圧依存性Ca²⁺チャネル (VGCC) は Ca の主な供給源を表します²⁺イオンはシナプス前ボタンで神経伝達物質の放出を引き起こします。哺乳類では、シナプス前Ca²⁺流入は主に、性質の異なる P/Q 型および N 型 VGCC を介して媒介されます。それらの相対的な寄与の変化は、発達中とヘビアン可塑性の両方で神経伝達を調整します。しかし、これが他の形態の活性依存性調節にも存在する機能的モチーフを表しているかどうかは不明である。ここでは、光学的手法を使用して、哺乳類の海馬ニューロンの恒常性可塑性 (HSP) における VGCC の役割を研究します。誘発されたCaの変化がわかりました²⁺N 型ではなく、特に P/Q 型 VGCC を通る電流は、神経伝達物質放出効率と主要なシナプス小胞プールのサイズの両方の双方向の恒常性調節を媒介します。哺乳動物の終末期における P/Q 型 VGCC に対する HSP の選択的依存性は、片頭痛やてんかんなどの P/Q 型チャネル病に関連する表現型に重要な意味を持ちます。

構造、第 29 巻、第 8 号、2021 年、pp. 859-872.e6

真核生物の分泌経路の第 1 段階は、ER から出るコートタンパク質複合体 II (COPII) 小胞へのカーゴタンパク質のパッケージングです。細胞質 COPII 小胞コート機構は、活性化された GTP 結合型の保存された Sar1 GTPase によって ER 膜に動員されます。したがって、膜に固定された GEF (グアニンヌクレオチド交換因子) である Sec12 による小胞体表面の Sar1 の活性化は、分泌経路の開始段階となります。今回我々は、Sar1 と Sec12 の細胞質 GEF ドメイン間の複合体の構造を報告します。出芽酵母。この構造は、重要なヌクレオチドを含まない活性化中間体を表しており、カリウムイオンに結合する K ループがどのようにして Sar1 のヌクレオチド結合部位を破壊するかを明らかにしています。我々は、膜表面に対するGEFドメインの予期せぬ配向を提案し、Sec12がGTP結合時にSar1によって露出される両親媒性ヘリックスの膜挿入をどのように促進するかの機構を仮定する。

ヒト疾患の病態生物学、2014 年、114-123 ページ

さまざまな病理学的損傷により、小胞体 (ER) でタンパク質を折りたたむ細胞の能力が損なわれ、この細胞小器官で誤って折りたたまれたタンパク質が蓄積します。このような細胞は「小胞体ストレス」を経験していると言われており、タンパク質の折り畳み能力と需要のバランスを迅速に戻すことができない場合、死滅する危険性があります。この目標を達成するために、細胞は、ER のタンパク質の折り畳み状態を監視する、折り畳みタンパク質応答 (UPR) と呼ばれるシグナル伝達経路を備えています。高レベルのミスフォールドタンパク質が存在すると、UPR はタンパク質のフォールディング能力を高める一連の転写および翻訳イベントを開始します。しかし、ER ストレスが修復不可能な場合、UPR はアポトーシスを引き起こして細胞に自殺するよう指示します。慢性的な ER ストレスと UPR シグナル伝達の欠陥が、糖尿病、神経変性、癌などの多くの一般的なヒト疾患に寄与していることを示唆する証拠が数多くあります。そのため、ER ストレスに関連する疾患の治療戦略として UPR の成分を標的にする可能性への関心が高まっています。