【紹介文献】
Maziarz et al., Cell. 2020 Aug 6;182(3):770-785.e16.
"Revealing the Activity of Trimeric G-proteins in Live Cells with aVersatile Biosensor Design"
【発表概要】
※今回は技術紹介です。
Gタンパク質共役受容体（GPCR）は、神経伝達物質、ホルモン、光子などの広範な細胞外シグナルを受容し、細胞応答を開始する膜タンパク質です。GPCRは、多くの生理機能において重要であり、その調節不全は種々の疾患に繋がります。また、FDA承認薬の30％以上がGPCRを標的としているそうです。
GPCRの主な作用メカニズムは、三量体Gタンパク質の活性化によることから、Gタンパク質の活性を測定できるツールの開発は、薬の作用機序の解明や、治療薬のスクリーニングに役立つと考えられます。しかしながら現在、内因性のGタンパク質の活性を直接測定できるツールはありません。また、これまでのツールは、Gタンパク質の過剰発現を行う必要があったり、いくつかの遺伝子を同時に過剰発現するため使える細胞（主にHEK293細胞）が限られるといった欠点がありました。
そこで筆者らは、生細胞において内因性のGタンパク質の活性を検出する光学バイオセンサー、「BERKY（BRET biosensor with ER/K linker and YFP）」を設計しました。さらに筆者らは、このバイオセンサーをカスタマイズし、様々なGタンパク質への応用を可能にしました。そして実際に、がん細胞や一次ニューロンでの検出に成功しました。このバイオセンサーにより、より深みと自由度のあるGPCR研究、医薬品開発への活用が期待されます。
【Summary】
*This is a technical introduction.
G protein-coupled receptors (GPCRs) are membrane proteins that accept a wide range of extracellular signals such as neurotransmitters, hormones and photons, and initiate a cellular responses. GPCRs are critical for many physiological functions and their dysregulation leads to various diseases. More than 30% of FDA-approved drugs target GPCRs.
Since the main mechanism of action of GPCR is activation of trimeric G protein, the development of tools that can measure G protein activity is thought to be useful for elucidating the mode of action of drugs and screening for therapeutic agents. However, there are no tools that can directly measure the activity of endogenous G protein. The conventional tools had drawbacks such as the need to overexpress G proteins and the limited number of cells (mainly HEK293 cells) because they overexpress several genes at the same time.
The authors designed an optical biosensor, "BERKY (BRET biosensor with ER/K linker and YFP)", which detects the activity of endogenous G protein in living cells. Furthermore, the authors customized this biosensor and made it applicable to various G proteins. In fact, they succeeded in detecting it in cancer cells and primary neurons. This biosensor is expected to be used for GPCR research in greater depth and drug development.
(2020.9.3 iPark Science Cafe 46th)
発表資料：
