Buka Misteri Sinaptik: Perannya

Ringkasan: Para peneliti telah mengidentifikasi protein penting, FAM81A, yang memainkan peran penting dalam pembentukan agregat protein pascasinaps yang penting untuk fungsi sinaptik di otak. Dengan menganalisis 35 penelitian sebelumnya, tim menemukan kehadiran FAM81A yang konsisten dalam kepadatan pascasinaps, struktur protein kompleks yang penting untuk transmisi sinyal saraf.

Interaksi protein ini dengan protein pascasinaps utama dan keterlibatannya dalam pemisahan fase cair-cair menggarisbawahi pentingnya dalam mempertahankan aktivitas sinaptik. Temuan ini tidak hanya berkontribusi pada pemahaman kita tentang mekanisme sinaptik, namun juga membuka jalan baru untuk menyelidiki evolusi kognisi pada vertebrata tingkat tinggi dan potensi implikasinya terhadap kondisi neuropsikiatri.

Fakta-fakta kunci:

Peran penting FAM81A dalam sinapsis: FAM81A berinteraksi dengan protein kunci pascasinaps, mengatur perakitannya, dan memengaruhi fungsi saraf.Karakteristik komprehensif pertama: Studi ini memberikan karakterisasi penuh pertama dari FAM81A, menyoroti keterlibatannya dalam pembentukan dan aktivitas kepadatan sinaptik.Wawasan evolusi: Perbedaan evolusioner antara FAM81A dan homolognya antar spesies menunjukkan peran uniknya dalam fungsi kognitif otak vertebrata yang lebih tinggi.

Sumber: Universitas Kobe

Ditemukan bahwa protein yang muncul dalam aglomerasi protein pascasinaps sangat menentukan pembentukannya. Penemuan Universitas Kobe mengidentifikasi pemain kunci baru untuk fungsi sinaptik dan menyoroti peran dan evolusi seluler yang sebelumnya tidak terkarakterisasi.

Apa yang terjadi di sinaps, hubungan antara dua neuron, merupakan faktor kunci dalam fungsi otak. Transmisi sinyal dari neuron prasinaps ke neuron pascasinaps dimediasi oleh protein, dan ketidakseimbangannya dapat menyebabkan kondisi neuropsikiatri seperti depresi berat, autisme, atau kecanduan alkohol.

Manusia memiliki dua salinan gen terkait, FAM81A dan FAM81B. Kredit: Berita Neurosains

Namun, karena banyaknya variasi protein yang ada dalam hubungan ini, banyak yang belum diteliti, dan seringkali bahkan tidak jelas apakah protein yang ditemukan sebelumnya benar-benar ada di sana atau hanya pengotor yang dihasilkan dari proses analisis.

Struktur yang sangat mencolok tepat di bawah membran pascasinaps adalah apa yang disebut “kepadatan pascasinaps”, suatu aglomerasi yang mungkin terdiri dari ribuan protein berbeda.

Untuk menjelaskan kepadatan pascasinaps, ahli neurofisiologi Universitas Kobe TAKUMI Toru dan kelompoknya pertama-tama membandingkan 35 kumpulan data dari penelitian sebelumnya mengenai fenomena tersebut untuk melihat protein mana yang tidak berkarakteristik yang muncul secara konsisten.

KAIZUKA Takeshi, penulis pertama makalah ini, menjelaskan: “Kami telah membuat jalur analisis untuk menyatukan dan menyelaraskan struktur protein dalam kumpulan data yang berbeda. Hal ini menyebabkan identifikasi protein sinaptik berkarakter buruk yang terdeteksi di lebih dari 20 kumpulan data ini.

Hal ini menunjukkan bahwa protein, yang disebut FAM81A, kemungkinan besar relevan dengan fungsi seluruh struktur, sehingga tim menganalisis interaksinya dengan protein lain, distribusinya di dalam dan sekitar neuron, serta pengaruhnya terhadap bentuk dan fungsi saraf. mekanisme fungsi dan perkembangannya. Singkatnya, mereka memberikan protein ini karakterisasi lengkapnya yang pertama.

Takumi merangkum hasilnya, yang kini dipublikasikan di jurnal Biologi PLoS“Temuan penting adalah FAM81A berinteraksi dengan setidaknya tiga protein pascasinaps utama dan memodulasi kondensasinya. Hal ini menunjukkan bahwa FAM81A merupakan faktor pengatur utama dalam kepadatan postsinaptik.

Kelompok tersebut dapat mengkonfirmasi bahwa FAM81A memfasilitasi kondensasi protein-protein kunci menjadi organel tanpa membran melalui pemisahan fase cair-cair, sebuah proses di mana molekul-molekul yang berinteraksi kuat mengecualikan unsur-unsur media di sekitarnya, dan bahwa ketiadaan protein menyebabkan perubahan yang signifikan. pengurangan aktivitas pada neuron yang dikultur.

Manusia mempunyai dua salinan gen yang berkerabat, FAM81A Dan FAM81B. Namun, sementara FAM81A memanifestasikan dirinya di otak, FAM81B itu hanya diekspresikan di testis. Selain itu, burung dan reptil juga memiliki dua salinan gen tersebut, namun amfibi, ikan, dan invertebrata hanya memiliki satu salinan, dan ekspresinya tidak terlokalisasi pada satu jaringan saja.

Menariknya, konservasi evolusioner fungsi FAM81A di sinaps tampaknya terbatas dibandingkan dengan molekul sinaptik lainnya, karena homolog FAM81A pada ikan tidak terdeteksi di sinaps. Hal ini menunjukkan bahwa FAM81A bisa menjadi protein kunci untuk memahami fungsi kognitif otak vertebrata tingkat tinggi,” kata Kaizuka.

Namun pekerjaan mereka hanyalah langkah pertama. Untuk benar-benar memahami peran protein, perlu dipelajari fungsinya dalam lingkungan otak yang kompleks. Tim peneliti dari Universitas Kobe ingin membuat model tikus yang tidak memiliki gen FAM81A dan menyelidiki pengaruhnya terhadap fungsi sinapsis dan perilaku organisme.

Pendanaan: Penelitian ini didukung oleh Japan Society for the Promotion of Science (hibah JP16H06463, JP18K14830, JP22H04981, JP23H04233), Japan Science and Technology Agency (JPMJMS2299), dan Takeda Science Foundation.

Hal ini dilakukan bekerja sama dengan para peneliti dari Universitas Edinburgh, Universitas Kyoto dan Universitas Sheffield.

Tentang penelitian genetika dan ilmu saraf ini

Pengarang: Daniel Schenz
Sumber: Universitas Kobe
Kontak: Daniel Schenz – Universitas Kobe
Gambar: Gambar dikreditkan ke Neuroscience News

Penelitian Asli: Akses terbuka.
“FAM81A adalah protein postsinaptik yang mengatur kondensasi protein postsinaptik melalui pemisahan fase cair-cair” oleh TAKUMI Toru et al. Biologi PLOS

Abstrak

FAM81A adalah protein postsinaptik yang mengatur kondensasi protein postsinaptik melalui pemisahan fase cair-cair

Analisis protein terhadap kepadatan postsinaptik (PSD), suatu spesialisasi protein di bawah membran postsinaptik sinapsis rangsang, telah mengidentifikasi beberapa ribu protein.

Meskipun protein dengan fungsi yang dapat diprediksi telah dipelajari dengan baik, protein yang tidak memiliki karakteristik fungsional sebagian besar diabaikan. Dalam penelitian ini, kami melakukan meta-analisis komprehensif terhadap 35 kumpulan data proteom PSD yang mencakup total 5.869 protein.

Dengan menggunakan metodologi evaluasi, kami mengidentifikasi 97 protein yang masih memiliki karakteristik buruk. Dari pilihan ini, kami memfokuskan analisis terperinci kami pada protein peringkat teratas, FAM81A.

FAM81A berinteraksi dengan protein PSD, termasuk reseptor PSD-95, SynGAP dan NMDA, dan mendorong pemisahan fase cair-cair dari protein ini dalam sel yang dikultur atau in vitro. Penurunan regulasi FAM81A pada neuron yang dikultur menyebabkan pengurangan ukuran puncta PSD-95 dan frekuensi penembakan neuron.

Temuan kami menunjukkan bahwa FAM81A memainkan peran kunci dalam memfasilitasi interaksi dan perakitan protein dalam PSD, dan kehadirannya penting untuk menjaga fungsi sinaptik normal.

Selain itu, metodologi kami menyoroti perlunya karakterisasi lebih lanjut dari banyak protein sinaptik yang masih kurang pemahaman yang komprehensif.