Kutatási téma
A neurobiológiai kutatásokban az elmúlt évtizedben a folyadék-folyadék fázisszeparáció (LLPS) egyre nagyobb figyelmet kapott a posztszinaptikus denzitás (PSD) és a preszinaptikus aktív zóna szerveződésében és működésében. Számos neuronális állványfehérjéről (GKAP, Shank3, Homer3 és PSD-95) már bizonyították, hogy szerepet játszik az LLPS-sel történő posztszinaptikus fehérjehálózat kialakításában. Bár a neuronális állványfehérjék számos tagját már részletesen leírták, funkciójuk és jelentőségük az LLPS kialakulásában még nem teljesen ismert. Ezenkívül a neuronális állványfehérjék LLPS-ének hibája az idegrendszeri fejlődési rendellenességekkel (autizmus spektrumzavar és figyelemhiányos hiperaktivitási zavar) összefüggésbe hozható. Ilyen rendellenességekkel küzdő gyermekek esetén a családok számára a gyereknevelés és gondozás egész életen át tartó költségei rendkívül nagyok lehetnek.
Kutatásunk célpontja a Caskin1 neuronális állványfehérje, nagy mennyiségben fejeződik ki az agyban. Kimutattuk, hogy ezek a fehérjék fontos szerepet játszanak a szinaptikus plaszticitásban és a memória kialakulásában azáltal, hogy szabályozzák a dendrittüskék aktivitásfüggő morfológiai átrendeződését és az AMPA receptorok szállítását. A Caskin1 N-terminális régiója számos jól ismert funkcionális domént tartalmaz, de a Caskin1 fehérje igen nagy részét (57,9%) belső szerkezetlen régió (IDR) alkotja. A belső szerkezetlen régiójú fehérjékről ismert, hogy nincs jól definiált háromdimenziós struktúrájuk. Ezekről kimutatták, hogy részt vesznek az LLPS-ben. Emellett, az irodalmi adatok alapján az IDR-ek jelenléte számos idegrendszeri fejlődési rendellenességben is kimutatható. Jelenleg, tekintettel a Caskin állványfehérjék potenciális jelentőségére az idegrendszeri fejlődési rendellenességekben, részletesen jellemezzük a szociális viselkedést és a repetitív viselkedést egerekben.
A szerkezeti információk és a bioinformatikai predikciók alapján valószínűsíthető, hogy a Caskin1 kölcsönhatásai szintén az LLPS-től függenek, azonban a teljes részletekre vonatkozó kísérleti bizonyítékok még váratnak magukra. Előzetes adataink azt mutatják, hogy a tisztított vad típusú Caskin1 in vitro folyadékszerű struktúrákat képez, de a kölcsönhatást irányító molekuláris kapcsolatok még nem teljesen ismertek. Ezért azt kívánjuk bizonyítani, hogy a Caskin1 a fázisszeparált posztszinaptikus nanoklaszterekben koncentrálódik.
Kutatási céljaink
- (i) azonosítani fogjuk a Caskin1 fehérjék által interakcióban lévő neuronális állványfehérjéket, amelyeknek szerepe lehet az idegrendszeri fejlődési rendellenességekben,
- (ii) bizonyítani fogjuk, hogy a Caskin1 által közvetített funkciók a PSD-n belül a LLPS-hez kapcsolódnak, valamint
- (iii) világossá tesszük, hogy a Caskin1 hogyan szabályozza a PSD fenntartását a neuronokban.
Összességében a projektünk konkrét célja annak bizonyítása, hogy a Caskin1 által közvetített funkciók a PSD-n belül kapcsolatban állnak az LLPS-sel. A kutatómunka eredményei újszerű betekintést nyújtanak a Caskin1 posztszinaptikus fehérjehálózatban betöltött funkciójába és tágabb összefüggésben értelmezik, hogy a posztszinaptikus denzitás folyadékszerű jellemzői hogyan változnak meg az idegrendszeri fejlődési rendellenességek során.
Kapcsolatok
Prof. Dr. Angelika Hausser - Institute of Cellbiology and Immunology, University of Stuttgart, Germany