機能研究のためのヒトシナプス受容体を再活性化するためのシナプス膜の微小移植

神経変性障害は、人口の大部分に影響を及ぼす。それらの壊滅的な結果はよく知られていますが、脳機能にとって重要な神経伝達物質受容体の機能的変化とそれらの症状との間の関連性はまだほとんど理解されていません。個人間の変動性、疾患の慢性的な性質、および症状の狡猾な発症は、化学的不均衡が十分に文書化されている多くの脳障害の理解を遅らせた理由のほんの一部です^1,2。動物モデルは、非常に貴重な情報を生み出し、進化保存系における生理学と病態生理学の根底にあるメカニズムに関する知識を広げました。しかし、げっ歯類とヒトとの間のいくつかの種間差異は、動物モデルからヒト脳への受容体機能の直接的な外挿を妨げている³。したがって、天然のヒト受容体を研究するための最初の努力は、外科的に除去された組織および凍結サンプルを使用して、Ricardo Milediの研究室によって開発された。これらの初期の実験では、ニューロンシナプス受容体および余分なシナプス受容体ならびに非ニューロン神経伝達物質受容体を含む全膜を使用し、それらは罹患状態に関する重要な情報を提供するが、受容体の混合がデータの解釈を複雑にする懸念がある⁴、⁵、^6、7。重要なことに、シナプスは多くの神経変性疾患における主要な標的である^8,9;したがって、罹患したシナプスの機能特性を試験するためのアッセイは、シナプス通信に影響を及ぼす疾患関連の変化に関する情報を得るための基本である。ここで、元の方法の改変が記載されている:濃縮シナプスタンパク質調製物の生理学的特徴付けに焦点を当て、研究ラットおよびヒトシナプトソームに首尾よく適用されたシナプス膜(MSM)の微小移植^{10,11,12,13,14,15}.この方法論により、かつてヒトの脳内で働いていたシナプス受容体を移植し、独自の天然脂質に埋め込み、関連するタンパク質の独自のコホートを移植することが可能である。さらに、MSMデータは定量的であるため、このデータを使用して、大規模なプロテオームまたはシーケンシングデータセット¹⁰と統合することができる。

シナプス受容体の多くの薬理学的および生物物理学的分析が組換えタンパク質に対して行われていることに注意することが重要です^16,17。このアプローチは、受容体の構造と機能の関係についてのより良い洞察を提供するが、ニューロンに見られる複雑な多量体受容体複合体およびそれらの疾患の変化に関する情報を提供することはできない。したがって、天然タンパク質と組換えタンパク質の組み合わせは、シナプス受容体のより包括的な分析を提供するはずである。

シナプトソーム^{10,11,12,13,14,15}を調製する方法は数多くあり^、ラボの要件に合わせて調整することができます。このプロトコルは、シナプトソーム富化調製物が単離され、微小移植実験のために処理される準備ができているという仮定から始まる。ラボでは、製造元の指示に従って Syn-Per メソッドが使用されます。これは、電気生理学的実験^10、11において再現性が高いため^である。アフリカツメガエル卵母細胞¹⁸、¹⁹を単離する方法を説明する豊富な文献もあり^、注射²⁰の準備ができて購入することもできる。