【紹介文献】
"A synthetic synaptic organizer protein restores glutamatergic neuronal circuits"
Suzuki et al., Science 369, 1074 (2020):
【発表概要】
神経細胞は，特殊な細胞接着構造であるシナプスを介して互いに接続することで巨大な神経回路を形成し，高次の脳機能を発揮するための情報処理を行う．神経発生過程でのシナプス分化は，シナプスオーガナイザーと呼ばれる特定の分子によって誘導される。それらは、分泌因子と、ニューレキシンやニューロリギンなどの細胞接着分子に分類され、 特定の分泌因子は、細胞外骨格の成分でシナプス間隙の足場として機能するため、細胞外足場タンパク質（ESP）と呼ばれる。慶應大学の柚崎研は、ESPに着目し、今までに、セレベリン-1 (Clbn1) やC1q ファミリータンパク質 のようなESP-type の分泌型シナプスオーガナイザーを見い出した。この論文で彼らは、Clbn1とニューロンペントラキシン-1の部分構造を組み合わせた、合成シナプスオーガナイザーであるCPTXを設計し、解析した。 CPTXは、シナプス前細胞にあるニューレキシンおよびシナプス後細胞にあるAMPA型イオンチャネル型グルタミン酸受容体と相互作用し、in vitroおよびin vivoの両方で興奮性シナプスの形成を誘導する。 CPTXは、小脳性運動失調、アルツハイマー病、および脊髄損傷のマウスモデルにおいて、シナプス機能、運動協調性、空間的および文脈的記憶、および運動機能をそれぞれ回復させた。 したがって、CPTXは、神経回路を効率的に修復または改良できる、構造情報に基づく生物製剤のプロトタイプと呼べるだろう。
【Summary】
Nerve cells form a huge neural circuit by connecting to each other via synapses, which are special cell adhesion structures, and perform information processing to exert high level brain functions. Synaptic differentiation during neurogenesis is induced by specific molecules called synapse organizers. They are classified into secreted factors and cell adhesion molecules, such as neurexins and neuroligins. Certain secreted factors are termed extracellular scaffolding proteins (ESPs) because they are components of the synaptic extracellular matrix and serve as a scaffold at the synaptic cleft. Yuzaki Lab in Keio University has focused on ESPs and identified several ESP-type secreted synaptic organizers such as cerebellin-1 (Cbln1) and C1q family proteins. Here, they designed and characterized CPTX, a synthetic synaptic organizer combining structural elements from Cbln1 and neuronal pentraxin-1. CPTX can interact with presynaptic neurexins and postsynaptic AMPA-type ionotropic glutamate receptors and induced the formation of excitatory synapses both in vitro and in vivo. CPTX restored synaptic functions, motor coordination, spatial and contextual memories, and locomotion in mouse models for cerebellar ataxia, Alzheimer's disease, and spinal cord injury, respectively. Thus, CPTX represents a prototype for structure-guided biologics that can efficiently repair or remodel neuronal circuits.
発表資料：
(2020.10.1 iPark Science Cafe 49th)
