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LRRK2のN末端ドメインは小胞輸送に影響を与える：E193K変異体の影響
The LRRK2 N-terminal domain influences vesicle trafficking: impact of the E193K variant.
PMID: 32123243 PMCID: PMC7052203. DOI: 10.1038/s41598-020-60834-5.
抄録
LRRK2タンパク質は、そのN末端とC末端のタンパク質結合ドメインを含む複数の機能ドメインから構成されている。ロイシンリッチリピートキナーゼ2遺伝子（LRRK2）の変異は、家族性および散発性パーキンソン病（PD）と関連している。我々は最近、N末端アルマジロリピートに含まれる新規変異体E193Kを報告した。ここでは、LRRK2のN末端ドメインとE193K変異体が小胞輸送に及ぼす機能的影響を調べることを目的としている。全内部反射蛍光(TIRF)顕微鏡とシナプトフルオリンアッセイを組み合わせることで、N末端ドメインを欠損した構築物の発現がシナプスの自発的なイベントの頻度と振幅を増加させることを発見した。相補的生化学的アプローチにより、E193K変異体はLRRK2の結合特性を変化させ、シナプス小胞へのLRRK2結合を減少させ、小胞融合を促進することが示された。これらの結果は、LRRK2と関連したマクロ分子複合体の性質の生理的および病理学的関連性を確認し、異なる病理学的変異がLRRK2の足場機能を決定的に変化させ、その結果、小胞輸送が共通の分母として障害されるという考えを確固たるものにした。
The LRRK2 protein consists of multiple functional domains, including protein-binding domains at its N and C-terminus. Mutations in the Leucine-rich repeat kinase 2 gene (LRRK2) have been linked to familial and sporadic Parkinson's disease (PD). We have recently described a novel variant falling within the N-terminal armadillo repeats, E193K. Herein, our aim is to investigate the functional impact of LRRK2 N-terminal domain and the E193K variant on vesicle trafficking. By combining Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF) microscopy and a synaptopHluorin assay, we found that expression of a construct lacking the N-terminal domain increases the frequency and amplitude of spontaneous synaptic events. Complementary biochemical approaches showed that the E193K variant alters the binding properties of LRRK2, decreases LRRK2 binding to synaptic vesicles, and promotes vesicle fusion. Our results confirm the physiological and pathological relevance of the nature of the LRRK2-associated macro-molecular complex solidifying the idea that different pathological mutations critically alter the scaffolding function of LRRK2 resulting in a perturbation of the vesicular trafficking as a common denominator.