The formation of neuronal synapses involves various molecular mechanisms including the transport of synaptic proteins, the synaptic assembly of these proteins, and adhesion of pre- and postsynaptic sites. Liprin-α/SYD-2 is a multimodular scaffolding protein important for presynaptic differentiation and postsynaptic targeting of alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazoleproprionic acid (AMPA) glutamate receptors. Liprin-α interacts with the neuron-specific kinesin motor KIF1A. KIF1A colocalizes with liprin-α in various subcellular regions of neurons. KIF1A coaccumulates with liprin-α in ligated sciatic nerves. KIF1A cofractionates and coimmunopreciptates with liprin-α and various liprin-α-associated membrane, signaling, and scaffolding proteins including AMPA receptors, GRIP/ABP, RIM, GIT1, and beta PIX. These results suggest that KIF1A functions as a neuronal motor protein transporting liprin-a and various liprin-α-associated proteins to their proper synaptic targets.
KIF1Bα, one of the two splice variants of KIF1B, directly interacts through its C-terminal postsynaptic density-95 (PSD-95)/discs large/zona occludens (PDZ) domain-binding motif with PDZ proteins including PSD-95, SAP97, and synaptic scaffolding molecule (S-SCAM). KIF1Bα selectively interacts with PSD-95, SAP97, and S-SCAM in yeast two-hybrid, pull-down, and in vivo coimmunoprecipitation experiments. KIF1Bα, SAP97, and S-SCAM are widely distributed to both dendrites and axons of cultured neurons and are enriched in the small membrane fraction of the brain. In the flotation assay, KIF1Ba cofractionates and coimmunoprecipitates with PSD-95, SAP97, and S-SCAM. These results suggest that KIF1Bα transports synaptic molecules to their specific site by using PSD-95 family proteins and S-SCAM as receptors. In addition, KIF1Ba can be phosphorylated at its c-terminus in vivo and in vitro. A KIF1Ba mutant mimicking the phosphorylation of its c-terminus cannot interact with the cargos. In addition, A KIF1Ba mutant that cannot be phosphorylated accumulates at the axonal tip of cultured hippocampal neurons. For the tip accumulation, the KIF1Bα did not need to interact with full-length PSD-95 family proteins or S-SCAM, and binding to cargo molecules itself was sufficient for the accumulation. These data suggest that phosphorylation of motor proteins regulates their cargo binding, and that motor-cargo interaction lifts the autoinhibition of KIF1Bα.
뉴론의 시냅스 형성에는 시냅스 단백질의 운반, 운반된 시냅스 단백질들의 시냅스에서의 집합, 전시냅스와 후시냅스간의 연결 등의 과정이 필요하다. Liprin-a/SYD-2는 전시냅스의 분화와 글루타메이트 수용체인 alpha-amino-3-hydrroxy-5-methyl-4-isowazoleproprionic acid (AMPA) 수용체의 후시냅스로의 도달에 중요한 역할을 하는 단백질이다. Liprin-a는 주로 뉴론에 존재하는 모터 단백질인 KIF1A와 상호결합을 한다. KIF1A는 lipin-a와 뉴론의 여러 부위에서 같이 존재하며, 묶여진 사이어틱 (sciatic) 너브에서 같이 축적된다. 랫 (rat) 뇌조직의 KIF1A와 lipin-a이 슈크로즈의 같은 비중 프랙션에서 함께 존재하며, 안티바디를 이용한 코이뮤노프리시피테이션 (coimmunoprecipitation) 실험에서 KIF1A를 가라앉혔을 때 liprin-a 뿐만 아니라 liprin-a와 결합하고 있는 GRIP/ABP, RIM, GIT1, beta PIX 등도 같이 가라앉았다. 이 결과들은 KIF1A 모터 단백질이 liprin-a 와 liprin-a 결합 단백질이 시냅스까지 올바르게 운반되는데 중요한 역할을 할 수 있다는 것을 보여준다.
KIF1Ba는 C-말단을 통해서 PSD-95, SAP97, S-SCAM의 postsynaptic density-95 (PSD-95)/discs large/zona occludens (PDZ) 도메인과 상호결합을 한다. KIF1Ba는 PSD-95, SAP97, S-SCAM과 yeast two-hybrid, pull-down, in vivo coimmunoprecipitation 실험에서 상호결합을 한다. Flotation assay에서 KIF1Ba는 PSD-95, SAP97, S-SCAM과 같은 프랙션에 존재하며, KIF1Ba의 immunoprecipitation에 의해 위 세가지 단백질이 coimmunoprecipitation 된다. 이들 결과는 KIF1Ba는 PSD-95 패밀리 단백질들과 S-SCAM을 이용해 시냅스에 존재하는 여러 물질들을 제 위치로 운반할 수 있다는 것을 보여준다. 뿐만 아니라, KIF1Ba의 C-말단은 in vivo와 in vitro에서 인산화될 수 있다. C-말단의 인산화를 흉내내는 KIF1Ba의 변이 단백질은 화물 (cargo) 단백질과 상호결합할 수 없다. 또한 인산화될 수 없게 만들어진 KIF1Ba의 변이 단백질은 히포켐팔 뉴론 (hippocampal neuron) 의 axon 끝에 축적되어진다. 그리고, 그러한 축적에 PSD-95 패밀리, 또는 S-SCAM의 전체 단백질이 필요하지는 않았으며, cargo와의 결합 자체가 축적에 충분하다. 이러한 결과들로 볼 때, KIF1Ba 모터 단백질의 인산화가 화물과의 결합을 조절하며, 이 결합에 의해 KIF1Ba의 자가억제 (autoinhibition)가 풀어지는 것으로 보인다.
