代謝型受容体活性化機構の一分子FRETによる可視化

使用单分子 FRET 可视化代谢型受体激活机制

基本信息

批准号：
17689010
负责人：
立山充博
金额：
$ 17.47万
依托单位：
National Institute for Physiological Sciences
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)のサブタイプのひとつであるmGluR1は、記憶や学習に関係する「神経回路の可塑性」に重要な役割を果たしていることが知られている。mGluR1はG蛋白質共役型の受容体であるが、複数のG蛋白質(Gs、Gq、Gi)と機能的に共役し、さらに、小脳において非選択性陽イオン電流を発現させるなど、多様な機能を示す受容体である。この多様な機能は、受容体のリン酸化などにより影響をけることが知られていたが、新たに、活性化構造の差異によっても制御を受けることを見出し報告した。さらに、今年度は、mGluR1が細胞内C末端領域において細胞骨格蛋白質の一つ4.1Gとの相互作用することで、Gs蛋白質の活性化機能を抑制されることを見出した。一方、4.1Gとの相互作用は、Gq経路の活性化には影響を与えなかったことから、mGluR1のマルチシグナル伝達におけるスイッチング機能を担う可能性が示唆された。この研究については、Mol.Cell.Neurobiol.誌にて報告している。mGluR1には、野生型(mGluR1α)に対してC末端領域の短いスプライスバリアント(mGluR1β)が存在するが、このバリアントでは、Gq経路の活性化のみが見られ、他のG蛋白を介する経路の活性化については、抑制されていた。このことから、長いC末端領域そのものもmGluR1のマルチシグナル伝達に対するスイッチとして働いていることを見出した。この点については、C末端領域にある陽電荷アミノ酸残基クラスターが深く関与していることを明らかにし、現在、そのメカニズムを検討している。また、リガンド結合による受容体の構造変化を捉えるべく、単分子FRET系を立ち上げているが、ドナーとなる緑色、あるいは黄色蛍光蛋白質(GFP、YFP)を導入したmGluR1の単分子蛍光を測定することに成功した。現在、FRETを単分子レベルで捉えるため蛍光色素・蛍光蛋白質の組み合わせおよびその導入法などの詳細について、つめているところである。

MGLUR1是代谢谷氨酸受体（MGLUR）的亚型之一，在记忆和学习中涉及的“神经回路的可塑性”中起着重要作用。 MGLUR1是G蛋白偶联受体，但是一种以多种方式起作用的受体，在功能上耦合到多个G蛋白（GS，GQ，GI），并且在小脑中也表达非选择性阳离子电流。众所周知，这种多种功能可以受到受体磷酸化等的影响，但是我们新发现它也受激活结构的差异控制，并报告了它也受到控制。此外，今年，我们发现MGLUR1与细胞C末端区域的4.1g（4.1g（一种细胞骨架蛋白）相互作用，可抑制GS蛋白的激活功能。另一方面，与4.1G的相互作用不会影响GQ途径的激活，这表明它可能在MGLUR1多信号中扮演开关函数。这项研究在Mol.cell.neurobiol杂志上报道。 MGLUR1相对于野生型（MGLUR1α），在C末端区域具有短的剪接变体（MGLUR1β），但是该变体仅显示GQ途径的激活，并抑制其他G蛋白介导的途径的激活。这表明长C末端区域本身也是MGLUR1多信号的开关。在这方面，我们透露，C末端区域中有正电荷的氨基酸残基簇已深入参与，目前我们正在研究这些机制。此外，已经启动了单个分子fret系统，以捕获由于配体结合而导致的受体的结构变化，并已成功测量了MGLUR1的单分子荧光，该荧光已引入供体，绿色或黄色荧光蛋白（GFP，YFP，YFP）中。目前，为了在单分子水平上捕获FRET，我们目前正在讨论诸如荧光染料和荧光蛋白的组合以及如何引入它们的细节。