構造と活性化に基づくBRETセンサーはGPCR- Gタンパク質結合について異なるレポートを行う

GPCR-G蛋白結合のバイオセンサー差異研究

背景紹介

G蛋白結合受容体（GPCRs）は、細胞膜を貫通するシグナル伝達の重要な分子であり、Gα、Gβ、Gγサブユニットからなるヘテロ三量体G蛋白と選択的に結合し、細胞内の多種多様なシグナル伝達過程を調節します。GPCRの機能選択性を研究することは、その生物学的機能を理解し、新薬を開発する上で重要です。しかし、GPCRとG蛋白の選択的結合は必ずしも単純ではなく、異なるリガンドが受容体を異なるGα蛋白ファミリーのサブタイプに偏らせることができます。この複雑性を研究するために、生物発光共鳴エネルギー転移（BRET）技術が広く利用され、GPCR-G蛋白相互作用を監視するために多数のバイオセンサーが開発されています。ただし、異なるタイプのBRETバイオセンサーは結合イベントの報告に差がある可能性があります。

研究出典

この研究はShane C. Wrightらによって行われ、論文は2024年6月18日に『Science Signaling』に掲載されました。著者はUniversité de Montréal、Karolinska Institutet、University of the Basque Countryなど複数の研究機関に所属しています。研究チームは、立体構造変化と活性化状態に基づくBRETバイオセンサーを比較し、GPCR-G蛋白結合過程の報告における差異を探究しました。

研究プロセス

1. 研究方法と対象

本研究は、主にコンフォメーション変化に基づくGαβγセンサーと、活性化状態に基づくGEMTAセンサーの2種類のBRETバイオセンサーを比較しました。研究対象には、5-HT2Aや5-HT7受容体、GLP-1受容体（GLP-1R）、およびM3ムスカリン受容体など、多種多様なGPCRsが含まれます。これらの受容体は培養細胞中で発現され、異なるBRETセンサーを使用して特定のGα蛋白との結合を監視しました。

2. 実験デザイン

• Gαβγセンサー：Renillaルシフェラーゼ（Rluc）を持つGαサブユニット、非標識のGβサブユニット、および緑色蛍光蛋白（GFP）を持つGγサブユニットを共発現させることにより、G蛋白三量体の立体構造変化を監視します。アゴニストが追加されると、受容体の活性化によりGγおよびGβサブユニットがGα-Rlucから解離し、BRET信号が低下します。
• GEMTAセンサー：工学的改変によるG蛋白エフェクタ蛋白（Rap1GAP1aやP63RhoGEFなど）とRluc、および膜アンカーRGFPを組み合わせ、受容体の活性化後のGαサブユニットの活性化状態を監視します。