海馬の分子アトラスを作成、シナプスレベルでRNAとタンパク質をマッピング(A molecular atlas of the hippocampus: Mapping RNAs and proteins at synaptic resolution)

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2025-09-05 マックス・プランク研究所

マックス・プランク脳研究所のSchuman研究室は、マウスの海馬(学習や記憶に関与する脳領域)における分子配置を、高い空間解像度で明らかにした初の統合的アトラスを完成させました。研究では、RNAシーケンシングと質量分析(LC-MS/MS)、微細部切片法、さらには蛍光によるシナプトソーム分離技術(FASS)を組み合わせ、海馬サブ領域や層別に17,000以上のmRNAと10,000以上のタンパク質の位置特異的発現を詳細にマッピングしました。これにより、受容体、イオンチャネル、接着分子、代謝関連タンパク質などが層・部位ごとに異なる分布を持つことが明らかになりました。また、mRNAとタンパク質の発現の一致・非一致のメカニズムや、遠位樹状突起における局所翻訳の重要性など、機能的な分子動態についての手がかりも得られました。本研究は Nature Communications に掲載され、海馬の分子多様性を理解するための貴重なオープンアクセス資源となっています

海馬の分子アトラスを作成、シナプスレベルでRNAとタンパク質をマッピング(A molecular atlas of the hippocampus: Mapping RNAs and proteins at synaptic resolution)
Fluorescence image of a mouse hippocampal slice. Synapses are shown in green, and blue marks the cell bodies of neurons.
© Max Planck Institute for Brain Research / R. Ray

<関連情報>

シナプス分解能におけるマウス海馬の統合トランスクリプトーム・プロテオームマップ An integrated transcriptomic and proteomic map of the mouse hippocampus at synaptic resolution

Eva Kaulich,Quinn Waselenchuk,Nicole Fürst,Kristina Desch,Janus Mosbacher,Elena Ciirdaeva,Marcel Juengling,Roshni Ray,Belquis Nassim-Assir,Georgi Tushev,Julian D. Langer & Erin M. Schuman
Nature Communications  Published:26 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-63119-5

Abstract

Understanding the brain’s molecular diversity requires spatially resolved maps of transcripts and proteins across regions and compartments. Here, we performed deep spatial molecular profiling of the mouse hippocampus, combining microdissection of 3 subregions and 4 strata with fluorescence-activated synaptosome sorting, transcriptomics, and proteomics. This approach revealed thousands of locally enriched molecules spanning diverse receptor, channel, metabolic, and adhesion families. Integration of transcriptome and proteome data highlighted proteins tightly linked to or decoupled from mRNA availability, in part due to protein half-life differences. Incorporation of translatome data identified roles for protein trafficking versus local translation in establishing compartmental organization of pyramidal neurons, with distal dendrites showing increased reliance on local protein synthesis. Classification of CA1 synapses revealed contributions from kinases, cytoskeletal elements, and adhesion molecules in defining synaptic specificity. Together, this study provides a molecular atlas of the hippocampus and its synapses (syndive.org), and offers insights into spatial transcript-protein relationships.

細胞遺伝子工学
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