ジャーナルクラブコミュのmultiple couplng to G proteins

Tateyama M. and Kubo Y.
Dual signaling is differentially activated by different active states of the metabotropic glutamate receptor 1alpha.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2006 Jan 24;103(4):1124-8. Epub 2006 Jan 12.

GPCR family3（特徴：Ｎ末細胞外領域が比較的長い）に属するmetabotropic GluR1alpha(mGluR1a)のリガンドの違いによるＧタンパクシグナルの違いを構造的基盤をもとに明らかにした、というお話。
もともとmGluR1aはグルタミン酸の他に多価陽イオン(Ca2+, Gd3+ガドリニウム）が結合し、細胞内情報伝達を伝えていることが知られている。細胞内情報伝達も、Gs, Gi/o, GqとさらにGprotein非依存性の内向き陽イオン電流を誘発することが知られている。グルタミン酸と陽イオンの結合部位は異なっていて、重要なアミノ酸部位も同定されている。
既にX線構造解析により、それぞれのリガンド結合状態時の構造が解析されており、通常(resting)は、open/open(homo dimer) formをとり、リガンドであるグルタミン酸がくるとclosed/open-active (CO/A) formを、さらにGd3+を作用させると、closed/closed active (CC/A) formをとる。これらの構造状態をリガンドを作用させるととるということを前提にして、Gs/Gqの同時測定を行った。
方法として、Ca2+ indicator; indo-1とcAMP indicator; del-RII-CFP/CAT-YFP(ref. Nat.Cell.Biol.(2000)2.25)を用いた結果、
１）CO/A formではGs,Gqどちらにも
２）CC/A formではGqのみに
シグナル伝達している、というもの。また、mGluR1a細胞内領域の構造変化もループ部にC/YFPをつけてFRETにより検出している（第1ループは近づき、第2ループは遠ざかる？）。さらにGd3+高濃度では不活性型になってしまうことも推察している。

著者らは、リガンド結合状態の違いにより起こる、これらの（細胞内の）構造変化の違いによるGカップルのシグナルの使い分けが起こるということを証明したけれど、CC/A formは最初に説明したGd3+が作用した場合のみ。生体内にはGd3+はほとんど無いので生理的ではない。Caが結合する場所も異なっているので関係ないらしい。mGluR5はGd3+なくてもCC/A formをとれるので同様のシグナルの使い分けが行えるかも、っていうところです。
個人的にはGs/Gqの同時記録がリガンド検出に使えるかな、ということと、イントロで書かれていたG protein independentなシグナルに興味を持ちました。mGluR1aの場合、G protein 非依存シグナルのアウトプットにTRPチャネルが関係しているようです。