Optogenetic modulation of real-time nanoscale dynamics of HCN channels using photoactivated adenylyl cyclases

文献情報

出版日 2021-03-08
DOI 10.1039/D0CB00124D
インパクトファクター 0
著者

Meenakshi Tanwar, Suneel Kateriya, Deepak Nair, Mini Jose


原文を見る

要旨

Adenosine 3′,5′-cyclic monophosphate (cAMP) is a key second messenger that activates several signal transduction pathways in eukaryotic cells. Alteration of basal levels of cAMP is known to activate protein kinases, regulate phosphodiesterases and modulate the activity of ion channels such as Hyper polarization-activated cyclic nucleotide gated channels (HCN). Recent advances in optogenetics have resulted in the availability of novel genetically encoded molecules with the capability to alter cytoplasmic profiles of cAMP with unprecedented spatial and temporal precision. Using single molecule based super-resolution microscopy and different optogenetic modulators of cellular cAMP in both live and fixed cells, we illustrate a novel paradigm to report alteration in nanoscale confinement of ectopically expressed HCN channels. We characterized the efficacy of cAMP generation using ensemble photoactivation of different optogenetic modulators. Then we demonstrate that local modulation of cAMP alters the exchange of membrane bound HCN channels with its nanoenvironment. Additionally, using high density single particle tracking in combination with both acute and chronic optogenetic elevation of cAMP in the cytoplasm, we show that HCN channels are confined to sub 100 nm sized functional domains on the plasma membrane. The nanoscale properties of these domains along with the exchange kinetics of HCN channels in and out of these molecular zones are altered upon temporal changes in the cytoplasmic cAMP. Using HCN2 point mutants and a truncated construct of HCN2 with altered sensitivity to cAMP, we confirmed these alterations in lateral organization of HCN2 to be specific to cAMP binding. Thus, combining these advanced non-invasive paradigms, we report a cAMP dependent ensemble and single particle behavior of HCN channels mediated by its cyclic nucleotide binding domain, opening innovative ways to dissect biochemical pathways at the nanoscale and real-time in living cells.

関連文献

Reversible lithium storage in LiF/Ti nanocomposites

X. Q. Yu, J. P. Sun, K. Tang, H. Li, X. J. Huang, L. Dupont, J. Maier

2009-08-20 Paper

DOI: 10.1039/B908149F

Electromagnetic field effects on binary dimethylimidazolium-based ionic liquid/water solutions

Niall J. English, Damian A. Mooney

2009-09-15 Paper

DOI: 10.1039/B910462C

Theoretical investigation of germane and germylenedecomposition kinetics

Daniela Polino, Alessandro Barbato, Carlo Cavallotti

2010-07-07 Paper

DOI: 10.1039/C002221G

Molecular dynamics simulations of amorphous hydrogenated carbon under high hydrogen fluxes

E. D. de Rooij, U. von Toussaint, W. J. Goedheer

2009-08-19 Paper

DOI: 10.1039/B908389H

Chiral recognition of 2-(3-benzoylphenyl)propionic acid (ketoprofen) by serum albumin: an investigation with microcalorimetry, circular dichroism and molecular modelling

Sandra Monti, Stefano Ottani, Francesco Manoli, Ilse Manet, Francesco Scagnolari, Barbara Zambelli, Giancarlo Marconi

2009-08-05 Paper

DOI: 10.1039/B906021A

A matrix isolation and computational study of the [C, N, F, S] isomers

Tibor Pasinszki, Gábor Bazsó, Melinda Krebsz, György Tarczay

2009-08-21 Paper

DOI: 10.1039/B913204J

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

2-メトキシ-4-(メチルスルフィニル)アミンの主な用途は何ですか?

2-メトキシ-4-(メチルスルフィニル)アミンは、主に医薬品および農薬の製造に使用されます。また、合成化学の一部として研究用材料としても利用されます。

41608-73-52-Methoxy-4-(methyls...
化合物よくある質問

4-溴甲基-3-甲氧基苯甲酸は安全ですか?

安全ではありません。触覚や吸入に注意が必要で、適切な防護具を使用してください。

118684-13-24-(Bromomethyl)-3-me...
化合物よくある質問

4,6-二氯-N-甲基ピラミジンアミンの代替品はありますか?

代替品としては、4,6-二クロロピラミジンアミンや他のピラミジン系化合物が考えられます。ただし、目的と用途によって最適な代替品は異なります。

10397-15-64,6-Dichloro-N-methy...
化合物よくある質問

6-氯-4-甲基-1H-吲哚を含む廃棄物はどのように処理すべきですか?

6-氯-4-甲基-1H-吲哚の廃棄物は、適切な容器に収集し、密閉して保管します。温度は常温、湿度は低く、直射日光を避けて保管することを推奨します。廃棄処理は専門...

885520-84-36-chloro-4-methyl-1H...
化合物よくある質問

2-フローユロ-4-(トリフルオロメチル)ベンゾイドについて「に適用される法規ガイドラインは何ですか」

2-フローユロ-4-(トリフルオロメチル)ベンゾイドのCAS番号は207974-08-1です。この化合物はGHS分類で毒性物質と有害な反応物質として分類されます...

207974-08-1[2-Fluoro-4-(trifluo...
化合物よくある質問

4-ニトロフェニルN-[(ベンゼルオキシルカーボンイル]グリシングリシングリシン酸はどのように保存すればよいですか?

4-ニトロフェニルN-[(ベンゼルオキシルカーボンイル]グリシングリシングリシン酸は、室温で暗所に保管し、乾燥した環境で保存することを推奨します。容器は密閉性の...

19811-64-44-Nitrophenyl N-[(be...
化合物よくある質問

イソデスロラタドリンの代替品はありますか?

イソデスロラタドリンの代替品としては、デスロラタドリンや他の抗ヒスタミン薬が挙げられます。具体的には、デスロラタドリン、ラセカミド、フェルタドリンなどが、症状や...

183198-49-4Iso Desloratadine
化合物よくある質問

5-甲氧基-1,2,3,4-四氢异喹啉盐酸盐はどのように合成されますか?

5-甲氧基-1,2,3,4-四氢异喹啉盐酸盐の一般的な合成方法は、メタノール中で5-メトキシ-1,2,3,4-四ヒュドロイソキシンを塩酸で塩化します。この反応で...

103030-69-95-Methoxy-1,2,3,4-te...
化合物よくある質問

4-アミノ-5-メトキシ-2-トルエンサルホニック酸についての法規ガイドラインは何ですか?

CAS番号6471-78-9の4-アミノ-5-メトキシ-2-トルエンサルホニック酸は、GHS分類では corrosive(腐食性)と識別されます。EUのREAC...

6471-78-94-Amino-5-Methoxy-2-...
化合物よくある質問

甲基孕酮を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

甲基孕酮の取り扱いは、PPE(個人保護具)の使用が必要な重要な安全事項を伴います。防塵マスク、ゴーグル、手袋を着用することが推奨されます。ドラフトチャンバーを使...

204063-33-22-[(Diphenylmethyl)a...
免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。