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ショウジョウバエにおける記憶の持続性に関与する神経機能性アミロイドの低温電子顕微鏡構造
Cryo-EM structure of a neuronal functional amyloid implicated in memory persistence in .
PMID: 32165583 PMCID: PMC7182444. DOI: 10.1126/science.aba3526.
抄録
長寿命の記憶がどのようにして分子のターンオーバーに耐えられるのかは、根本的な問題である。長寿記憶の基質と考えられているのは、プリオン様RNA結合タンパク質である細胞質ポリアデニル化エレメント結合タンパク質（CPEB）の集合体である。我々は、成体頭部からCPEBの凝集体であるOrb2を分離し、その活性と原子構造を低温電子顕微鏡を用いて2.6オングストローム分解能で決定した。Orb2は長さ75ナノメートルの3重対称アミロイドフィラメントを形成していた。フィラメント形成により、Orb2は翻訳抑制因子から活性化因子へと変化し、さらに翻訳活性な凝集のための「種」となった。31-アミノ酸のプロトフィラメントコアは、親水性のヘアピンが1本とクロスβユニットを採用しており、グルタミンパッキングを介在させることで安定化されていた。病原性アミロイドの疎水性コアとは異なり、Orb2フィラメントの親水性コアは、いくつかのニューロンアミロイドが安定でありながら制御可能な記憶の基質である可能性を示唆している。
How long-lived memories withstand molecular turnover is a fundamental question. Aggregates of a prion-like RNA-binding protein, cytoplasmic polyadenylation element-binding (CPEB) protein, is a putative substrate of long-lasting memories. We isolated aggregated CPEB, Orb2, from adult heads and determined its activity and atomic structure, at 2.6-angstrom resolution, using cryo-electron microscopy. Orb2 formed ~75-nanometer-long threefold-symmetric amyloid filaments. Filament formation transformed Orb2 from a translation repressor to an activator and "seed" for further translationally active aggregation. The 31-amino acid protofilament core adopted a cross-β unit with a single hydrophilic hairpin stabilized through interdigitated glutamine packing. Unlike the hydrophobic core of pathogenic amyloids, the hydrophilic core of Orb2 filaments suggests how some neuronal amyloids could be a stable yet regulatable substrate of memory.
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