Construction of further biased optical control tools manipulating GPCR signalings

构建操纵 GPCR 信号的进一步偏置光控制工具

• 批准号: 21H02445
• 负责人: 塚本 寿夫
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02445/
• 关键词: 光受容; オプシン; 光遺伝学; GPCR; イオンチャネル

これまでの光遺伝学解析の多くでは、緑藻類から見いだされた光駆動型イオンチャネルのチャネルロドプシンおよびその類縁体が光操作ツールとして利用されてきた。最近、チャネルロドプシンに加えて光感受性Gタンパク質共役受容体(GPCR)としてはたらく動物由来の光受容タンパク質オプシンも有力な光操作ツールとして活用されている。動物オプシンは、光シグナルを三量体Gタンパク質および下流の細胞内シグナル伝達経路を介して増幅するため、チャネルロドプシンと比べて数百から数千倍弱い光でも細胞応答を誘起できる利点があるが、動物オプシンは下流のシグナルタンパク質を介して複数の細胞応答を同時に駆動するため、具体的にどの細胞応答を光操作しているのか不明確になる難点もあった。本年度は、数ある動物のオプシンの中から、GPCRが駆動するシグナル経路のうち特定の経路のみを選択的に駆動することのできるものを選抜し、それを新しい光操作ツールとして提案することに取り組んだ。研究を遂行した結果、環形動物ゴカイから見いだされたオプシンが、光受容後すみやかに不活性化する特性を示すことを見出し、この特性を利用して、GPCRが関わる細胞応答のうち最速であるGタンパク質βγサブユニットによるGIRKチャネルの開閉制御を「狙いうち」して制御できることを発見した。さらにGタンパク質の活性化・不活性化を加速するRGS8タンパク質をオプシンに人為的に融合させることで、この選択性を強化することにも成功した。この成果をまとめた論文は論文誌に受理済みで、2023年度中に出版される予定となっている。

こ れ ま で の light heritage analytical の 伝 learn more く で は, green algae か ら see い だ さ れ た 駆 light moving type イ オ ン チ ャ ネ ル の チ ャ ネ ル ロ ド プ シ ン お よ び そ の class try body が light operation ツ ー ル と し て using さ れ て き た. Recently, チ ャ ネ ル ロ ド プ シ ン に plus え て light sensitivity G タ ン パ ク by total service quality, let body (GPCR) と し て は た ら く animal origin の light by let タ ン パ ク qualitative オ プ シ ン も な strong light operation ツ ー ル と し て use さ れ て い る. Animal オ プ シ ン は, light シ グ ナ ル を three quantity body G タ ン パ ク qualitative お よ び obscene の intracellular シ グ ナ ル 伝 da 経 road を interface し て rights of す る た め, チ ャ ネ ル ロ ド プ シ ン と than べ て hundreds of か ら thousands of times weak い light で も cells 応 answer を induced で き る tartness が あ る が, animal オ プ シ ン は obscene の シ グ ナ ル タ ン パ ク qualitative を interface し て plural の is fine Cell 応 を answer at the same time に 駆 dynamic す る た め, concrete に ど の cells 応 answer を light operation し て い る の か unclear に な る difficulties も あ っ た. は this year, the number of あ る animal の オ プ シ ン の in か ら, GPCR が 駆 dynamic す る シ グ ナ ル 経 road の う ち specific の 経 road の み を sentaku of に 駆 dynamic す る こ と の で き る も の を sorting し, そ れ を new し い light operation ツ ー ル と し て proposal す る こ と に group take り ん だ. Research を carries out し た results, circular animal ゴ カ イ か ら see い だ さ れ た オ プ シ ン が, light after the capacity す み や か に not activeness す る features を shown す こ と を see し, こ の features を using し て, GPCR が masato わ る cells 応 answer の う ち steepest で あ る G タ ン パ ク qualitative beta gamma サ ブ ユ ニ ッ ト に よ る GIRK チ ャ ネ ル の system of open and close the royal を" Sniper: た うち "て て control: で る る とを とを appear: た た. さ ら に G タ ン パ ク qualitative の activeness, no activation を accelerate す る RGS8 タ ン パ ク qualitative を オ プ シ ン に man-made に fusion さ せ る こ と で, こ の sentaku sex を strengthening す る こ と に も successful し た. The をまとめた results of をまとめた papers are accepted for publication in the journal of に, and the に publication される in the middle of 2023 is approved as となって る る る.

项目成果

Characterization of an invertebrate opsin having transient G protein-activating state(s) as optical control tool

具有瞬时 G 蛋白激活状态的无脊椎动物视蛋白作为光学控制工具的表征

• 发表时间: 2022
• 作者: Hisao Tsukamoto;Yoshihiro Kubo
• 通讯作者: Yoshihiro Kubo

A self-inactivating invertebrate opsin with resistance to retinal depletion optically drives biased signaling toward Gβγ-dependent ion channel modulation

具有抗视网膜损耗的自失活无脊椎动物视蛋白以光学方式驱动偏向信号传导至 Gβγ 依赖性离子通道调制

• DOI: 10.1101/2023.01.05.522954
• 发表时间: 2023
• 期刊: bioRxiv
• 作者: Tsukamoto Hisao;Kubo Yoshihiro
• 通讯作者: Kubo Yoshihiro

無脊椎動物オプシンの特性を生かしたGβγシグナル経路選択的光操作ツールの開発

开发利用无脊椎动物视蛋白特性的 Gβγ 信号通路选择性光操纵工具

• 发表时间: 2023
• 作者: 邱 瀚田;鶴見 侑大;加藤洋平;中山和久;塚本寿夫
• 通讯作者: 塚本寿夫

Gs共役型オプシンを用いた二状態安定型光操作ツールの作製

使用 Gs 共轭视蛋白创建二态稳定光学操纵工具

• 发表时间: 2022
• 作者: 酒寄朗成;酒井祐輔;小柳光正;寺北明久;塚本寿夫
• 通讯作者: 塚本寿夫

Functional characteristics of animal opsins as optical control tools.

动物视蛋白作为光学控制工具的功能特征。

• DOI: 10.3330/hikakuseiriseika.39.84
• 发表时间: 2022
• 期刊: Hikaku seiri seikagaku(Comparative Physiology and Biochemistry)
• 作者: 髙橋 聡;TSUKAMOTO Hisao
• 通讯作者: TSUKAMOTO Hisao