水生菌類Blastocladiella emersoniiのロドプシン–グアニリルシクラーゼはcGMPシグナル伝達の高速光学制御を可能にする

Sci. Signal. 11 Aug 2015:
Vol. 8, Issue 389, pp. rs8
DOI: 10.1126/scisignal.aab0611

Ulrike Scheib,^{1 *} Katja Stehfest,^{1 *} Christine E. Gee,^{2 *} Heinz G. Körschen,³ Roman Fudim,¹ Thomas G. Oertner,^2† Peter Hegemann^1†

¹ Institute for Biology, Experimental Biophysics, Humboldt-Universität zu Berlin, D-10115 Berlin, Germany.
² Institute for Synaptic Physiology, Center for Molecular Neurobiology Hamburg, University Medical Center Hamburg-Eppendorf, D-20251 Hamburg, Germany.
³ Department of Molecular Sensory Systems, Center of Advanced European Studies and Research (caesar), Ludwig-Erhard-Allee 2, 53175 Bonn, Germany.

* These authors contributed equally to this work.

† Corresponding author. E-mail: hegemann@rz.hu-berlin.de (P.H.); thomas. oertner@zmnh.uni-hamburg.de (T.G.O.)

要約 コウマクキン門（Blastocladiomycota）の菌は、光受容感覚器による誘導で光条件が最適な領域へと動く遊走子を形成する。われわれは、Blastocladiella emersoniiの細菌ロドプシンが、これまで機能不明だった、二次メッセンジャーの環状グアノシン一リン酸（cGMP）を生成する光活性化酵素からなるロドプシンクラスに属するロドプシン-グアニリルシクラーゼ（RhGC）であることを示した。短い閃光を照射すると、組換えRhGCは8ミリ秒以内に青色シフトの吸収とともにシグナル伝達状態に変換され、100ミリ秒以内に元の暗い状態に戻った。アフリカツメガエル（Xenopus）の卵母細胞、チャイニーズハムスターの卵巣細胞、または哺乳類の神経細胞で発現させると、RhGCは1秒以下のスケールで光照射に依存して緑色の光に応答してcGMPを生成した。このため、われわれはRhGCを、細胞生物学と神経科学においてオプトジェネティクスを用いてcGMPに依存したシグナル伝達過程を解析するための多目的ツールとして提案する。

Citation: U. Scheib, K. Stehfest, C. E. Gee, H. G. Körschen, R. Fudim, T. G. Oertner, P. Hegemann, The rhodopsin-guanylyl cyclase of the aquatic fungus Blastocladiella emersoniienables fast optical control of cGMP signaling. Sci. Signal. 8, rs8 (2015).