BRETに基づくGタンパク質バイオセンサーを用いた恒常的Gタンパク質共役受容体活性化の定量的評価

SCIENCE SIGNALING 7 Sep 2021
Vol 14, Issue 699
DOI: 10.1126/scisignal.abf1653

Hannes Schihada^*, Rawan Shekhani, Gunnar Schulte^*

Section for Receptor Biology and Signaling, Department of Physiology and Pharmacology, Karolinska Institutet, Biomedicum, Solnavägen 9, SE-17165 Stockholm, Sweden.

* Corresponding author. Email: gunnar.schulte@ki.se (G.S.); hannes.schihada@ki.se (H.S.)

要約

ヘテロ三量体Gタンパク質は、Gタンパク質共役受容体（GPCR）シグナル伝達の主要なトランスデューサーを構成する。リガンド誘導性のGPCR活性化を仲介することに加えて、Gタンパク質は、恒常的活性化型のネイティブGPCRまたは疾患関連受容体変異体によって誘発されるさまざまな生理学的および病態生理学的状況において、基底シグナルを伝達する。GPCRリガンド誘導性のGタンパク質活性化をモニターする光学バイオセンサーが開発され、最適化されているが、これらのバイオセンサーは、恒常的活性化型GPCRの検出には使用できない。今回われわれは、Gタンパク質の4つの主要ファミリーすべての活性を測定できる、生物発光共鳴エネルギー移動（BRET）に基づくGタンパク質センサーを8個設計し、検証を行った。また、生細胞において恒常的GPCRまたはGタンパク質シグナル伝達を同定するためのプロトコールを確立した。これらのGタンパク質ベースのトリシストロン活性化センサー（G protein-based, tricistronic activity sensors：G-CASE）は、3つのGタンパク質サブユニットすべてを単一のプラスミド上にコードし、それらのサブユニットを望ましい相対量で発現させることで、哺乳類細胞におけるシグナルのばらつきを低減している。G-CASEセンサーツールボックスを用いて、これらのヘテロ三量体トランスデューサーを介するネイティブおよび変異GPCRの恒常的シグナル伝達を定量化する実験プロトコールも示す。このアプローチは、恒常的活性化型GPCRの特性や、健常時と疾患時のそれらの役割を明らかにするのに役立つであろう。

Citation: H. Schihada, R. Shekhani, G. Schulte, Quantitative assessment of constitutive G protein-coupled receptor activity with BRET-based G protein biosensors. Sci. Signal. 14, eabf1653 (2021).