カメレオン（タンパク質）

カメレオンは、生きた細胞内のカルシウム濃度を可視化するために使用される緑色蛍光タンパク質の変異体に基づいて設計されたタンパク質です。これは、 Roger Y. Tsienと同僚によって作成された遺伝子コード化カルシウムセンサーです。 ^{[1]この名前は、CaM（}カルモジュリンの一般的な略語）とカメレオンを組み合わせたもので、カルシウムがカメレオンのカルモジュリン要素に結合すると、センサータンパク質の構造が変化し、異なる波長で放射することを示しています。カメレオンは、比率測定に使用できる最初の遺伝子コード化カルシウムセンサーであり、ニューロンと筋肉細胞の活動を記録するためにトランスジェニック動物で使用された最初のセンサーでした。^[2] カメレオンと他の遺伝子コード化カルシウム指示薬（GECI）は、小胞体（ER）酵素を用いた時間分解Ca ²⁺活性測定実験を実施することで細胞シグナル伝達のメカニズムを理解するなど、神経科学やその他の生物学分野で多くの用途が見つかりました。^[3]BFP、カルモジュリン、カルモジュリン結合ペプチドM13、EGFPを融合して作製された。^[4]

機構

カメレオン融合タンパク質をコードする DNA は、安定的に、または一時的に、対象の細胞に導入される必要があります。この DNA 情報に基づいて細胞によって生成されたタンパク質は、カルシウム濃度の蛍光インジケーターとして機能します。カルシウムが存在すると、Ca ^{2+ が}M13 に結合し、カルモジュリンが M13 ドメインを包み込むことができます。これにより、2 つの GFP バリアントタンパク質が互いに近づき、それらの間のFRET効率が向上します。2002 年に Habuchi らが行った共鳴エネルギー移動に関する時間分解分光法の研究により、Ca 2+ 結合に依存する 3 つの異なるカルモジュリン構造の存在が示唆されました。この研究では、構造の相互変換のメカニズムは不明であると結論付けられましたが、データから、Ca ^{2+ を}^含まない YC3.1カメレオンタンパク質と Ca ²⁺結合した YC3.1 カメレオンタンパク質の速度定数、エネルギー移動効率、ドナーアクセプター距離の推定値が得られました。^[5]

参考文献

^ Miyawaki A, Griesbeck O, Heim R, Tsien RY (1999). 「改良型Cameleonsを用いた動的かつ定量的なCa2+測定」Proc Natl Acad Sci USA . 96 (5): 2135–40. Bibcode :1999PNAS...96.2135M. doi : 10.1073/pnas.96.5.2135 . PMC 26749 . PMID 10051607.
^ Kerr R, Lev-Ram V, Baird G, Vincent P, Tsien RY, Schafer WR (2000). 「C. elegansのニューロンと咽頭筋におけるカルシウムトランジェントの光学イメージング」Neuron . 26 (3): 583–94. doi : 10.1016/s0896-6273(00)81196-4 . PMID 10896155.
^ Demaurex, Nicolas; Frieden, Maud (2003-08-01). 「標的「カメレオン」蛍光タンパク質による遊離 ER 腔内 Ca2+ 濃度の測定」Cell Calcium . 34 (2): 109–119. doi :10.1016/S0143-4160(03)00081-2. ISSN 0143-4160.
^ Miyawaki A, Llopis J, Heim R, et al. (1997). 「緑色蛍光タンパク質とカルモジュリンに基づくCa2+の蛍光指示薬」. Nature . 388 (6645): 882–7. Bibcode :1997Natur.388..882M. doi : 10.1038/42264 . PMID 9278050.
^ ハブチサトシ; コトレットミルチャ; ホフケンスヨハン; ディリックスグンター; ミヒエルスヤン; ヴァンダーレイデンヨス; スブラマニアムヴィノド; デシュライバーフランス C. (2002 年 12 月). 「カルシウム濃度依存カメレオンタンパク質における共鳴エネルギー移動」.バイオフィジカルジャーナル. 83 (6): 3499–3506. doi :10.1016/s0006-3495(02)75349-6. ISSN 0006-3495. PMC 1302424. PMID 12496116 .

[ZhangPriggeDeisseroth2008-1] Miyawaki A, Griesbeck O, Heim R, Tsien RY (1999). 「改良型Cameleonsを用いた動的かつ定量的なCa2+測定」Proc Natl Acad Sci USA . 96 (5): 2135–40. Bibcode :1999PNAS...96.2135M. doi : 10.1073/pnas.96.5.2135 . PMC 26749 . PMID 10051607.

[2] Kerr R, Lev-Ram V, Baird G, Vincent P, Tsien RY, Schafer WR (2000). 「C. elegansのニューロンと咽頭筋におけるカルシウムトランジェントの光学イメージング」Neuron . 26 (3): 583–94. doi : 10.1016/s0896-6273(00)81196-4 . PMID 10896155.

[3] Demaurex, Nicolas; Frieden, Maud (2003-08-01). 「標的「カメレオン」蛍光タンパク質による遊離 ER 腔内 Ca2+ 濃度の測定」Cell Calcium . 34 (2): 109–119. doi :10.1016/S0143-4160(03)00081-2. ISSN 0143-4160.

[4] Miyawaki A, Llopis J, Heim R, et al. (1997). 「緑色蛍光タンパク質とカルモジュリンに基づくCa2+の蛍光指示薬」. Nature . 388 (6645): 882–7. Bibcode :1997Natur.388..882M. doi : 10.1038/42264 . PMID 9278050.

[5] ハブチサトシ; コトレットミルチャ; ホフケンスヨハン; ディリックスグンター; ミヒエルスヤン; ヴァンダーレイデンヨス; スブラマニアムヴィノド; デシュライバーフランス C. (2002 年 12 月). 「カルシウム濃度依存カメレオンタンパク質における共鳴エネルギー移動」.バイオフィジカルジャーナル. 83 (6): 3499–3506. doi :10.1016/s0006-3495(02)75349-6. ISSN 0006-3495. PMC 1302424. PMID 12496116 .