KIF1B is a kinesin superfamily motor protein known to transport mitochondria and synaptic vesicle precursors. KIF1B has two known splice variants, $KIF1B\alpha$ and $KIF1B\beta$. They have same N-terminal motor domain but different c-term region so their fuctions may be different in neuron. The shorter form, KIF1B, has a potential PDZ domain-binding site at its C-terminal end and the mutation of longer form, $KIF1B\beta$, is associated with the peripheral neuropathy known as Charcot-Marie-Tooth type 2A. KIF1B is abundantly expressed in brain comparing with other tissue.
PSD-95, SAP97 and S-SCAM exist in presynaptic and postsynaptic sites. Their distribution is tightly organized and specialized for efficient neurotransmission. Their localization is important itself and attracts public attention because they are connected to ion channel and neurotransmitter receptor.
Here we report that the C-terminus of KIF1B interacts with neuronal PDZ proteins including PSD-95/SAP90, SAP97 and S-SCAM. KIF1B interact with PSD-95, SAP97 and S-SCAM in the yeast two hybrid assay and pull down assay. KIF1B is ubiquitously distributed both in dendrites and axons of cultured neurons, which overlaps the distribution pattern of SAP97 and S-SCAM. KIF1B coimmunoprecipita -tes with PSD-95, SAP97 and S-SCAM in brain fractions. In floatation analysis, KIF1B is found in light membrane fractions along with PSD-95, SAP97 and S-SCAM, and immunoprecipitation of detergent lysates of the light membrane fractions demonstrate that KIF1B is biochemically associated with PSD-95, SAP97 and S-SCAM. These results suggest that KIF1B may be involved in the transport PSD-95 family members and S-SCAM, and perhaps their binding partners.
KIF1B는 뇌와 신장에서 많이 존재하는 수송 단백질(motor protein)이다. 지금까지 KIF1B는 미토콘드리아를 수송하는 단백질로 알려져 있다. 그러나 이후에 미토콘드리아가 다른 수송 단백질(KIF5B, KIF5C etc.)에 의해서도 운반되고 있으며, 다른 수송 단백질의 기능이 약화되어도 KIF1B에는 영향을 전혀 미치지 못하고 있다는 것이 밝혀지면서 KIF1B의 다른 기능에 대한 가능성이 제기되고 있다.
본 연구에서 우리는 yeast two-hybrid 시스템을 통해 KIF1B가 PDZ 도메인을 가지는 단백질들인 PSD-95, SAP97 그리고 S-SCAM과 직접적으로 결합하고 있다는 것을 알아냈다. PSD-95 는 후시냅스 (postsynapse) 에 많이 존재하고, NMDA receptor와 이온 채널뿐만 아니라 많은 신호전달 물질들과도 결합되어 있는 것으로 알려져 있다. S-SCAM과 SAP97은 전시냅스 (presynapse) 와 후시냅스에 모두 존재하는 단백질로, 각각이 NMDA receptor subunit이나 AMPA receptor subunit과 결합하고 있다. 지금까지의 연구에 의하면 PDZ 도메인을 가진 단백질들은 시냅스 구조의 형성에 많은 영향을 미치고 있다. 특히 이들은 신경전달 물질 수용체 단백질들과 직접 결합을 하고 있어서 그들이 시냅스에 적절히 위치하는 매카니즘에 깊이 관여하고 있을 것으로 생각되고 있다. 우리는 KIF1B의 항체를 이용하여서 신경세포를 염색한 결과 , 시냅스를 포함한 세포 전체에 퍼져있고 수초(axon)뿐만 아니라 수상돌기(dendrite)에도 존재한다는 것을 알아냈다. 또, 랫의 뇌를 갈아서 원심분리기를 통해 얻은 샘플을 이용한 실험에서도 KIF1B는 PDZ 단백질들과 결합하고 있었다. 당(sucrose)의 정도를 달리하여 얻은 막 표본(membrane fraction)에서도 이들은 결합한 형태로 존재하고 있었다.
신경세포는 세포체에서 단백질이 만들어져서 그것들이 각 세포 말단으로 전달되어야 한다. 이때 미소관 (microcuble) 과 결합하여 이동하는 수송 단백질들이 작용하여서 많은 시냅스 단백질을 이동시킨다고 알려져 있다. 우리가 본 실험들을 통해서 얻은 결과들은 KIF1B가 수상돌기나 수초에서 PSD-95, SAP97 그리고 S-SCAM들을 운반하는 단백질로 작용할 가능성을 제시한다. 그리고 더 나아가서는 그런 PDZ 도메인을 가진 단백질들이 연결되어 있는 이온채널이나 신경전달 물질의 수용체 단백질이 적절한 장소에 위치하는데 중요한 역할을 할 수 있다는 가능성 또한 얘기할 수 있겠다.
