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光活性化アデニル酸シクラーゼ（PAC）は、BLUF（FADを用いた青色光受容体）型光センサードメインに直接結合したアデニル酸シクラーゼ酵素ドメインからなるタンパク質である。青色光で照射されると、酵素ドメインが活性化し、ATPを多くの細胞で重要なセカンドメッセンジャーであるcAMPに変換する。単細胞鞭毛虫Euglena gracilisでは、 PACαとPACβ（euPAC）は、光嫌悪反応と光走性のために光を感知する光受容体複合体として機能している。[2]細菌Beggiatoa（bPAC）とOscillatoria acuminata（OaPAC）のゲノムでは、小さいながらも強力なPACが同定された。 [3] [1]天然のbPACは光が存在しない状態でも酵素活性を示すが、暗所での活性を持たない変異体が作製されている（PACmn）。[4]
PAC を光遺伝学的ツールとして使用する
PAC は光センサーと酵素が 1 つのタンパク質に含まれており、他の種や細胞型で発現させて光で cAMP レベルを操作することができます。bPAC をマウスの精子で発現させると、青色光を照射するとトランスジェニック精子細胞の遊泳速度が上がり、受精が促進されます。[5]ニューロンで発現させると、成長中の軸索の分岐パターンが変化します。[6] PAC はマウスで視床下部のニューロンの機能を明らかにするために使用されており、このニューロンは cAMP シグナル伝達を使用して交尾行動を制御します。[7] PAC を K +特異的環状ヌクレオチド依存性イオンチャネル(CNG)とともに発現させると、非常に低い光レベルでニューロンを過分極させ、活動電位の発火を防ぐことができます。[8] [9]
ロドプシングアニル酸シクラーゼ
光活性化グアニル酸シクラーゼは、水生菌類のBlastocladiella emersonii [10] [11]およびCatenaria anguillulae [12]で発見されています。PACとは異なり、これらの光活性化シクラーゼは光センサーとしてレチナールを使用するため、ロドプシングアニル酸シクラーゼ（RhGC）と呼ばれます。アフリカツメガエル卵母細胞または哺乳類のニューロンで発現すると、RhGCは緑色光に反応してcGMPを生成します。 [12]したがって、 cGMPシグナル伝達を調査するための有用な光遺伝学的ツールであると考えられています。[13]
参考文献
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