Sci China Life Sci：罗敏敏团队研发出新型光遗传学工具

Gq 类型的 G 蛋白偶联受体（GPCR）介导多种外界刺激对真核细胞的作用，并且是潜在的药物靶点，但能够在时间和空间两个维度上精确控制 Gq 信号通路的光遗传学工具一直缺乏。因此，开发一种可以精确控制Gq信号通路的光遗传学工具是一个重要且富有挑战的科学问题。

北京生命科学研究所（NIBS）罗敏敏研究组近期发现，鸡的视蛋白5（cOpn5）是一种对光超级敏感、即插即用的单一元件感光受体，能够在极高的时间和空间分辨率下控制细胞的Gq信号通路，并能作为理想的光遗传学工具研究细胞中广泛存在的Gq-偶联受体的功能及机制。Science China Life Sciences（《中国科学：生命科学》英文版）近期发文报道了这一成果。

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在这篇题为“A Neuropsin-based Optogenetic Tool for Precise Control of Gq Signaling”的文章中，罗敏敏团队戴睿成、于涛和翁丹玮等人详细研究了cOpn5 的细胞生物学性质和光学性质，发现哺乳动物细胞表达cOpn5后可以被蓝光激活，并引起Gq信号通路依赖的细胞内钙释放和蛋白激酶活化。研究还发现，cOpn5对蓝光超级敏感（比传统光遗传学工具的敏感性至少提高2-3个数量级），可以被毫秒级别的光脉冲激活，无需额外视黄醛等发色团，且具有亚细胞的空间精度。

cOpn5介导HEK293T细胞中Gq信号的光激活

cOpn5介导HEK 293T细胞和星形胶质细胞中Ca²⁺信号的光激活 

该文的通讯作者罗敏敏研究员表示，他们对cOpn5能够如此有效地光控细胞活动的能力感到兴奋。最令人满意的是，他们不是通过任何复杂的分子工程来得到这一发现的，这完全是依赖于大自然的馈赠！

cOpn5可有效地光激活星形胶质细胞研究人员进一步将cOpn5应用于神经元及脑星形胶质细胞实验中，发现它可精确控制动物的神经环路从而激活进食行为，这为cOpn5的光遗传学提供了应用实例和概念验证。由于Gq信号通路在可兴奋细胞（神经元、肌细胞）和非可兴奋细胞都起着重要作用，作者们推测作为一个新型的光遗传学工具，cOpn5有可能被应用于所有组织及器官的功能及机制研究中。

 cOpn5介导的光遗传学可以改变小鼠的行为

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Dai, R., Yu, T., Weng, D., Li, H., Cui, Y., Wu, Z., Guo, Q., Zou, H., Wu, W., Gao, X., et al. (2022). A neuropsin-based optogenetic tool for precise control of Gq signaling. Sci China Life Sci 65, https://doi.org/10.1007/s11427-022-2122-0

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