ボツリヌス神経毒タイプAの前シナプスターゲティングには、シナプス小胞の取り込みのための三者構成PSG‐Syt1‐SV2膜ナノクラスターが必要である

ボツリヌス神経毒タイプA（BoNT/A）のユニークな神経終端ターゲティングは、神経細胞膜上の二つの受容体、すなわちポリシアロシルガングリオシド（PSG）とシナプス小胞糖タンパク質2（SV2）に結合する能力によるものである。PSGsとSV2がどのようにしてBoNT/Aの引き寄せや内部化に他のタンパク質を連携させるかは不明である。本研究では、BoNT/Aのシナプス小胞（SVs）への標的エンドサイトーシスには三者構成の表面ナノクラスターが必要であることを示す。培養した海馬ニューロンでの触媒的不活性化BoNT/A野生型および受容体結合欠損変異体のライブセルスーパー解像イメージングと電子顕微鏡観察により、BoNT/Aはシナプス小胞をターゲティングするためにPSGとSV2に偶然に結合する必要があることが示された。我々は、BoNT/Aが神経細胞膜上であらかじめ組み上げられたPSG‐シナプトタグミン‐1（Syt1）複合体およびSV2と同時に相互作用し、毒素のシナプス小胞へのエンドサイトックソーティングを制御するSyt1-SV2ナノクラスター形成を促進することを明らかにした。Syt1のCRISPRiによるノックダウンは、SNAP-25切断によって定量化されたBoNT/AおよびBoNT/Eによる神経中毒を抑制し、この三者構成ナノクラスターがシナプス小胞ターゲティングのためにこれをハイジャックする選択されたボツリヌス神経毒の統一的なエントリーポイントである可能性を示唆している。