Suppr超能文献

一种活细胞 GPCR 偶联分析方法可鉴定用于控制 Go 和 Gi 信号的光遗传学工具。

A live cell assay of GPCR coupling allows identification of optogenetic tools for controlling Go and Gi signaling.

机构信息

University of Manchester, Manchester, UK.

出版信息

BMC Biol. 2018 Jan 16;16(1):10. doi: 10.1186/s12915-017-0475-2.

Abstract

BACKGROUND

Animal opsins are light-sensitive G-protein-coupled receptors (GPCRs) that enable optogenetic control over the major heterotrimeric G-protein signaling pathways in animal cells. As such, opsins have potential applications in both biomedical research and therapy. Selecting the opsin with the best balance of activity and selectivity for a given application requires knowing their ability to couple to a full range of relevant Gα subunits. We present the GsX assay, a set of tools based on chimeric Gs subunits that transduce coupling of opsins to diverse G proteins into increases in cAMP levels,  measured with a real-time reporter in living cells. We use this assay to compare coupling to Gi/o/t across a panel of natural and chimeric opsins selected for potential application in gene therapy for retinal degeneration.

RESULTS

Of the opsins tested, wild-type human rod opsin had the highest activity for chimeric Gs proxies for Gi and Gt (Gsi and Gst) and was matched in Go proxy (Gso) activity only by a human rod opsin/scallop opsin chimera. Rod opsin drove roughly equivalent responses via Gsi, Gso, and Gst, while cone opsins showed much lower activities with Gso than Gsi or Gst, and a human rod opsin/amphioxus opsin chimera demonstrated higher activity with Gso than with Gsi or Gst. We failed to detect activity for opsin chimeras bearing three intracellular fragments of mGluR6, and observed unexpectedly complex response profiles for scallop and amphioxus opsins thought to be specialized for Go.

CONCLUSIONS

These results identify rod opsin as the most potent non-selective Gi/o/t-coupled opsin, long-wave sensitive cone opsin as the best for selectively activating Gi/t over Go, and a rod opsin/amphioxus opsin chimera as the best choice for selectively activating Go over Gi/t.

摘要

背景

动物视蛋白是光敏感的 G 蛋白偶联受体 (GPCR),能够在动物细胞中对主要的异三聚体 G 蛋白信号通路进行光遗传学控制。因此,视蛋白在生物医学研究和治疗中有潜在的应用。为了使给定应用中的活性和选择性达到最佳平衡,需要选择对特定应用具有最佳平衡的视蛋白,这就需要了解它们与各种相关 Gα亚基偶联的能力。我们提出了 GsX 测定法,这是一组基于嵌合 Gs 亚基的工具,它将视蛋白与各种 G 蛋白的偶联转化为 cAMP 水平的增加,通过活细胞中的实时报告进行测量。我们使用该测定法比较了一组天然和嵌合视蛋白的偶联情况,这些视蛋白是为视网膜变性的基因治疗而选择的潜在应用。

结果

在所测试的视蛋白中,野生型人视杆蛋白对 Gi/o/t 的活性最高,对 Gi 和 Gt(Gsi 和 Gst)的嵌合 Gs 代理具有最高的活性,只有人视杆蛋白/扇贝视蛋白嵌合体能在 Go 代理(Gso)活性中与之匹配。视杆蛋白通过 Gsi、Gso 和 Gst 产生大致相当的反应,而锥状蛋白与 Gso 的反应活性明显低于 Gsi 或 Gst,人视杆蛋白/文昌鱼视蛋白嵌合体与 Gso 的反应活性高于 Gsi 或 Gst。我们未能检测到具有三个 mGluR6 细胞内片段的视蛋白嵌合体的活性,并且观察到扇贝和文昌鱼视蛋白的反应谱出乎意料地复杂,这些视蛋白被认为是专门用于 Go 的。

结论

这些结果确定视杆蛋白是最有效的非选择性 Gi/o/t 偶联视蛋白,长波敏感锥状蛋白是选择性激活 Gi/t 而不是 Go 的最佳选择,视杆蛋白/文昌鱼视蛋白嵌合体是选择性激活 Go 而不是 Gi/t 的最佳选择。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/f67a/5771134/d74960b6690d/12915_2017_475_Fig1_HTML.jpg

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