新型光学生物传感器 Gαi bONE-GO：精准探测 GPCR 激活 Gαi亚基，改写药物靶点认知

《Science Signaling》：A sensitive biosensor of endogenous Gαi activity enables the accurate characterization of endogenous GPCR agonist responses

为解决常用光学生物传感器测量 GPCR 刺激的 G 蛋白活性时存在的问题，研究人员开发了基于生物发光共振能量转移（BRET）的光学生物传感器 Gαi bONE-GO。该传感器能更灵敏地检测内源性 Gαi激活，还发现天然阿片神经肽的新特性，意义重大。

　　G 蛋白偶联受体（GPCRs）控制着许多生理过程，是重要的药理学靶点。Luebbers 等人开发了一种光学生物传感器 Gα_i bONE-GO，它可以直接测量细胞系和小鼠星形胶质细胞中，响应 GPCR 刺激的内源性 Gα_i亚基的激活情况。在神经元细胞系中，用 Gα_i bONE-GO 进行的实验表明，几种被归类为阿片受体完全激动剂的神经肽，实际上表现为部分激动剂。与通常用于测量 GPCR 激活的生物传感器不同，Gα_i bONE-GO 不依赖于外源表达的受体或 G 蛋白，并且可以使用单一表达构建体在多种细胞类型中应用。

异源三聚体 G 蛋白（Gαβγ）被 G 蛋白偶联受体（GPCRs）激活，是真核生物广泛用于跨质膜转导信号的一种机制，也是许多临床药物的作用靶点。许多常用的用于测量 GPCR 刺激的 G 蛋白活性的光学生物传感器，依赖于外源表达的 GPCRs 和（或）G 蛋白，这损害了读数的准确性。测量内源性信号传导的生物传感器，可能会干扰正在研究的信号传导过程，或者检测动态范围有限，从而阻碍了其适用性。在这里，研究人员开发了一种基于生物发光共振能量转移（BRET）的光学生物传感器 Gα_i bONE-GO，它比现有的内源性活性传感器，能更有力地检测刺激内源性 GPCRs 时的内源性结合 GTP（激活态）的 Gα_i。它的设计利用了 Gα_i结合蛋白 GINIP，作为 Gα_i-GTP 的高亲和力和特异性检测器。研究人员优化了这种设计，以防止干扰下游依赖 G_i的信号传导，并使其能够在具有内源性 GPCRs 的不同实验系统中应用，包括原代星形胶质细胞中的腺苷受体和细胞系中的阿片受体。在神经元细胞系中，Gα_i bONE-GO 揭示的激活情况表明，与使用依赖外源表达受体和 G 蛋白的生物传感器将几种天然阿片神经肽定性为完全激动剂不同，这些神经肽实际上表现为部分激动剂。Gα_i bONE-GO 生物传感器可以在不同的实验环境中，直接且灵敏地检测 GPCRs 对 Gα_i蛋白的内源性激活，且不会干扰后续的信号传导。