내부 모발 세포의 활성 영역 유사 합성 리본 구조체 구축

Core Concepts

내부 모발 세포의 활성 영역 유사 합성 리본 구조체를 구축하기 위해서는 CaV1.3 Ca2+ 채널, RBP2, 막 결합 Bassoon, 그리고 RIBEYE가 필요한 최소한의 구성 요소이다.

Abstract

이 연구에서는 합성 생물학적 접근법을 사용하여 HEK293 세포에서 리본 유형 활성 영역(AZ)의 기본적인 측면을 재현하는 구조체를 구축했다. 막 결합 Bassoon과 RIBEYE 코어 단백질을 공동 발현시키면 리본 유형 AZ의 기본적인 측면을 재현하는 구조체(합성 리본 또는 SyRibbons)가 관찰되었다. CaV1.3 Ca2+ 채널과 RIM 결합 단백질 2(RBP2)를 추가로 발현시키면 Ca2+ 채널 클러스터가 형성되었다. 공초점 및 초해상도 현미경 관찰과 패치 클램프 및 Ca2+ 영상화 기능 분석을 통해 SyRibbons와 내부 모발 세포 리본 유형 AZ 간의 현저한 유사성과 흥미로운 차이점을 밝혀냈다. 요약하면, CaV1.3 채널, RBP, 막 결합 Bassoon, 그리고 RIBEYE가 기본적인 리본 유형 AZ를 재구성하는 데 필요한 최소한의 구성 요소로 확인되었다.

Stats

막 결합 Bassoon을 발현하는 HEK293 세포에서 RIBEYE 신호 강도가 세포 내부보다 세포 가장자리에서 더 높았다.
막 결합 Bassoon과 RIBEYE를 공동 발현하는 HEK293 세포에서 RIBEYE와 Bassoon 신호 강도가 세포 가장자리에서 더 높았다.
HEK293 세포에서 RIBEYE 구조체의 평균 부피는 내부 모발 세포 리본의 부피보다 작고 변동성이 더 컸다.
RIBEYE 구조체의 부피는 해당 Bassoon 구조체의 부피와 양의 상관관계를 보였다.
RIBEYE 구조체가 더 구형에 가까웠고, Bassoon 구조체는 더 판 모양에 가까웠다.
CaV1.3 채널 클러스터의 부피는 SyRibbons와 공동 발현할 때 더 컸다.
SyRibbons 아래 영역에서 Calbryte590 형광 신호 증가가 더 컸다.

Quotes

"막 결합 Bassoon과 RIBEYE를 공동 발현하면 내부 모발 세포 리본 유형 AZ와 유사한 구조체가 형성된다."
"CaV1.3 채널, RBP, 막 결합 Bassoon, 그리고 RIBEYE가 기본적인 리본 유형 AZ를 재구성하는 데 필요한 최소한의 구성 요소이다."
"SyRibbons 아래 영역에서 Ca2+ 신호 증가가 더 크게 나타났다."

Key Insights Distilled From

Establishing synthetic ribbon-type active zones in a heterologous expression system

by Kapoor,R., S... at www.biorxiv.org 03-19-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.18.585517v2

Deeper Inquiries

내부 모발 세포 리본 시냅스와 SyRibbons 간의 차이점은 무엇이며, 이러한 차이점이 생리학적 기능에 어떤 영향을 미칠 수 있는가?

내부 모발 세포 리본 시냅스와 SyRibbons 간의 주요 차이점은 크기와 형태의 변이에 있습니다. 내부 모발 세포 리본 시냅스는 자연적인 상황에서 발견되는 것과 비교하여 더 크고 더 정교한 구조를 가질 수 있습니다. 반면에 SyRibbons는 효율적인 실험용 모델로서, 특히 HEK293 세포에서 재현되는 것으로, 크기와 형태에서 더 많은 변이를 보일 수 있습니다. 이러한 차이점이 생리학적 기능에 영향을 미칠 수 있는 방식은 다양합니다. 예를 들어, 크기와 형태의 변화는 시냅스 전달의 효율성, 시냅스 강도 및 시냅스 효율성에 영향을 줄 수 있습니다. 더 큰 리본 구조는 더 많은 시냅스 소포를 수용할 수 있으며, 이는 더 강력하고 지속적인 신경전달을 유발할 수 있습니다.

내부 모발 세포 리본 시냅스와 SyRibbons 간의 차이점은 무엇이며, 이러한 차이점이 생리학적 기능에 어떤 영향을 미칠 수 있는가?

SyRibbons 시스템에서 시냅스 소포 외분비를 재현하기 위해서는 추가적인 구성 요소가 필요할 수 있습니다. 예를 들어, 시냅스 소포 외분비를 재현하려면 시냅스 소포 단백질과 관련된 다른 요소들을 추가로 도입해야 할 수 있습니다. 이러한 요소들은 시냅스 소포의 형성, 동작 및 분비에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있으며, SyRibbons 시스템에서 이러한 요소들을 통합함으로써 시냅스 소포 외분비를 더욱 정확하게 모방할 수 있을 것입니다.

SyRibbons 시스템을 활용하여 리본 시냅스 단백질 상호작용에 대한 새로운 통찰을 얻을 수 있는 다른 연구 분야는 무엇이 있을까?

SyRibbons 시스템을 활용하여 리본 시냅스 단백질 상호작용에 대한 새로운 통찰을 얻을 수 있는 다른 연구 분야로는 단백질-단백질 상호작용의 동역학적 특성, 단백질의 구조적 변화, 그리고 시냅스 소포의 형성 및 분비 메커니즘에 대한 연구가 있을 수 있습니다. SyRibbons 시스템은 리본 시냅스의 복잡한 단백질 네트워크를 재현하는 데 유용하며, 이를 통해 단백질 간의 동적 상호작용 및 시냅스 소포 형성에 대한 새로운 통찰을 얻을 수 있을 것입니다. 또한, SyRibbons 시스템을 통해 시냅스 소포의 생리학적 및 병리학적 기능을 이해하는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 신경학 및 신경과학 분야에서의 연구에 중요한 영향을 미칠 수 있습니다.