脳ロジスティックス: ミッシングリンクが mRNA d を説明する

ドレスデン、ドルトムント、フランクフルト・アム・マイン、ゲッティンゲンのMPI研究所のチームが力を合わせて、ニューロンにおけるメッセンジャーRNAの輸送に関与するタンパク質複合体の最初の証拠を獲得した

マックス・プランク分子生理学研究所

画像: FERRY は細胞内の道路網に沿って両方向に移動できます。もっと見る

クレジット: Schuhmacher 他 (2023) / MPI-CBG

遠い、近い！

「これらの出版物は、脳細胞におけるmRNA分布の根底にあるメカニズムの解明に大きな進歩をもたらしました」とマリノ・ゼリアル氏は言う。 細胞は、mRNA を設計図として、リボソームを 3D プリンターとして使用して、重要なタンパク質を生成します。 しかし、脳細胞には、克服すべき物流上の課題があります。それは、脳内で数センチメートルにも及ぶ枝を持つ木のような形状です。 「これは、何千ものmRNAを核から遠く離れた場所に輸送する必要があることを意味しており、これは国全体のスーパーマーケットに適切に供給するための物流作業に似ています」と研究の筆頭著者であるヤン・シューマッハー氏は述べている。

これまで研究者らは、キャリアの役割は後期エンドソームと呼ばれる細胞内の球状コンパートメントにあると考えていた。 しかし、MPIの科学者らは、初期エンドソーム（EE）と呼ばれる別の形態のコンパートメントも、細胞内の道路網に沿って両方向に移動できるため、mRNAキャリアとして適していると主張している。 ドレスデンの MPI の Marino Zerial が主導した最初の論文で、科学者たちは FERRY (5 サブユニット エンドソーム Rab5 および RNA/リボソーム中間体) と呼ばれるタンパク質複合体の機能を発見しました。 ニューロンでは、FERRY は EE に結合しており、輸送中に固定ストラップと同様に機能します。FERRY は mRNA と直接相互作用して EE に保持するため、脳細胞内での mRNA の輸送と分布のロジスティックキャリアになります。

複雑な詳細

しかし、FERRYはどのようにしてmRNAに結合するのでしょうか? そこで登場するのがMPIドルトムントのステファン・ラウンザーのグループだ。 2 番目の出版物では、Dennis Quentin et al. たちは、極低温電子顕微鏡 (cryo-EM) を使用して、FERRY の構造と、複合体が EE と mRNA の両方に結合することを可能にする分子の特徴を推測しました。 解像度 4 オングストロームの FERRY の新しい 3D 原子モデルは、コイルドコイル ドメインを含む RNA 結合の新しいモードを示しています。 科学者らはまた、一部の遺伝子変異がFERRYのmRNA結合能力にどのように影響し、神経障害を引き起こすのかについても説明した。 「私たちの研究は、mRNAの輸送または分布の失敗によって引き起こされる神経障害をより包括的に理解するための基礎を築き、治療上関連する標的の同定にもつながる可能性があります」とラウンサー氏は言う。

分子細胞

10.1016/j.molcel.2023.05.009

実験研究

細胞

ヒトFERRY Rab5エフェクター複合体によるmRNA結合の構造基盤

2023 年 6 月 1 日

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