nmの光を受けると強い蛍光を発する。電位が変化するとシッフ塩基からプロトン転移が起こるstateとプロトンをもらうstateの平衡が変わり、Nになりやすくなるため蛍光変化として検出できる。stateでレチナールがどういう構造を取っているのかは明らかでは無いらしい。DTDモチーフ:シッフ塩基からプロトンを受け取る細胞外側のD(プロトンアアクセプター。バクテリオロドプシンだとD85、ArchだとD95、Ace2だとD81)や、脱プロトン化されたシッフ塩基に細胞内側からプロトンを渡すD(プロトンドナー。バクテリオロドプシンだとD96、ArchだとD106、Ace2だとD92)を含むモチーフ。DをNにするとプロトンの受け渡しができなくなり、ポンプ活性は殆どなくなる。モチーフがDTDまたはDTEであればプロトンポンプ、NDQであればナトリウムポンプ、カルボン酸を持たなければ(NTQまたはTSA)クロライドポンプ、らしい。プロトン輸送機構の詳細は前田先生レビュー、クロライドポンプとの違いなどは菊川先生レビューが分かり易い。最初にロドプシンが電位センサーとして使えることを報告した仕事。大腸菌で電位が蛍光変化として観察可能であることを報告しているが、その後あんまり使われていない。抑制性オプトジェネティクスツールとして使われるArcheorhodopsinが、電位依存的に蛍光強度を変化させることを報告した仕事。potentialの違いもプロトン環境の変化を引き起こし、同じようにChromophoreの変化を起こすのではないかと考察。nm)、ph7だと蛍光あるけど10だと無し。mVに上げるにつれて蛍光が変化(ASAPだとシグモイドだったが、ほぼリニアな変化)。nmでも若干活性がある。プロトンポンプ活性を止めたD95Nもセンサーとしての機能を示す。-150mVから150mVでWTより3倍程度のダイナミックレンジ。キネティクスが若干遅い。脳スライスで使えることを示している。opticalな生理学、optopatchを行うのが目的)。大腸菌ベースのスクリーニング。mutationにより明るい変異体を得る。F161Vが有益な変異として釣れてきた。trafficking改善のためにC末のVSAADRPVVAを3残基のアミノ酸で置換し、TLMが一番良いモノとして釣れてきた。D106Yを標的として変異を入れた。ここはバクテリオロドプシンのD85とD96に相当し、DTDモチーフをなす残基(95がプロトンアクセプターで、106がドナー)。HeLaで電位変化に対する応答を見ながら全変異について探索。D95HとD106Hが望む特性に近い変異体となった(QuasAr1)。D95QがQuasAr2。QuasAr1はArchと同じくらいの明るさとキネティクスでポンプ活性は無い。QuasAr2はArchの2倍程度明るくポンプ活性も無いが、若干遅い。脳切片で使えることを示している。vivoでQuasArを使えるよう発現量とtraffickingを改善するのが目的。rationalなengineering、C末への付加配列、リンカーの最適化。QuasAr3はQuasAr2にK171Rという点変異を入れ、C末にTS-citrin-TS-TS-TS-ERという配列を入れたもの。K171は細胞内ループ上の残基でユビキチン化の標的になるため、Rにして分解が押さえることが発現量上昇につながる。signalで、Citrinは蛍光たんぱく質、ERは小胞体移行シグナル。paQuasAr3では、V59Aという変異が追加される。BacteriorhodopsinのV49Aに相当する変異で、吸光上昇が見られるらしい。赤色光で励起しても何も変化はなかったが、青色光を当てながら赤色光を当てて電位変化を見ると、蛍光が全体的に上昇、約3倍に。SNRも約2倍程度に上昇。stateにも移行しやすくなっているのではないか、という考察。traffickingが改善するらしい。vivoのマウスで神経活動見ています。QuasAr2を更に明るく、膜移行良く、感度良くするのが目的。副産物として褪色が遅いものが得られた。パラメーターが良い5細胞をピペットで釣ってきてシーケンシング。5つの変異体のうち4つの変異体でT56、T117、T183、L198に変異が入っていたほか、αヘリックスに4つ(T20S、L31V、K47R、A137T)、βストランドに2つ(S80PとD88N)の変異が見られた。mutagenesis&レチナールが結合するシッフ塩基の近傍に変異を入れた。ERをつけて膜移行を良くしている。HEK細胞の細胞膜上によく局在し、QuasAr2と比較してそれぞれ2.4倍および6.8倍明るい。(QuasAr2では46±4%)。狙っていたわけでは無いがArchon1は900sの照射後も95%の蛍光を維持していて、Archon2より3倍、QuasArより5倍褪色が遅かった。マウス脳スライスやゼブラフィッシュ、線虫で使えることを示している。Gradinaruラボ。