大腸菌熱安定エンテロトキシンとその受容体、グアニル酸シクラーゼCの認識とシグナル伝達メカニズム

膜結合GCファミリーのメンバーであるグアニル酸シクラーゼC（GC-C）は、細胞外ドメイン（ECD）と細胞内ドメインで構成され、単一トランスマンブレン領域で接続されています。GC-Cは受容体タンパク質です。つまり、内因性ペプチドグアニリン、ウログアニリン、リンフォグアニリン、および外因性ペプチド熱安定エンテロトキシン（ST（A））によって特異的に刺激されます。これらのペプチドリガンドのGC-CのECDへの結合は、細胞内の環状GMPの合成をもたらし、さまざまな細胞内生理学的プロセスを調節します。GC-Cのクローニングとして、各ドメインの生理学的機能が激しく調査されています。受容体のリガンド結合ドメインの構造的特性評価は、受容体の認識と活性化のメカニズムをよりよく理解するための重要な手がかりを提供することを約束します。最近、膜結合GCおよび関連タンパク質の各ドメインの構造データが利用可能になりました。GC-Cとそのリガンドの構造機能関係のそのような研究と検証から得られたカップリング情報は、それらの相互作用サイトの3次元マッピングを詳細に可能にするはずです。この問題に対する私たちのアプローチは、GC-C-CのECDのリガンド結合領域に共有結合することができる、光アフィニティラベルST（a）アナログの設計に関係していました。光アフィニティラベルリガンドを使用して、組換えECDタンパク質の可溶性型を共有結合しました。ECDのエンドプロテイナーゼダイジェストの質量分析分析により、リガンドはGC-CのECDの膜型近位下領域に含まれる狭い領域に特異的に結合することが明らかになりました。これらの結果により、コンピューターモデリングによりリガンド結合ドメイン内の可能な結合モチーフを特定できます。このレビューでは、分子レベルでのST（A）とGC-Cの間の認識メカニズムに関する利用可能なデータを要約します。

Guanylate cyclase C (GC-C), a member of the membrane-bound GC family, consists of an extracellular domain (ECD) and an intracellular domain, which are connected by a single-transmembrane region. GC-C is a receptor protein, i.e. specifically stimulated by the endogenous peptides guanylin, uroguanylin, lymphoguanylin, and the exogenous peptide heat-stable enterotoxin (ST(a)), secreted by pathogenic Escherichia coli and acting on the intestinal brush border membranes. The binding of these peptide ligands to the ECD of GC-C results in the synthesis of cyclic GMP in cells, which, in turn, regulates a variety of intracellular physiologic processes. As the cloning of GC-C, its physiologic functions of each domain have been vigorously investigated. The structural characterization of the ligand-binding domain of the receptor promises to provide important clues for better understanding of the mechanisms of receptor recognition and activation. Recently, structural data for each domain of membrane-bound GCs and related proteins has become available. Coupling information obtained from such work and validation of structure-function relationships of GC-C and its ligands should allow for three-dimensional mapping of their interaction site in detail. Our approach to this issue involved designing photoaffinity-labeling ST(a) analogs, capable of binding covalently to the ligand-binding region of the ECD of GC-C. The photoaffinity-labeling ligand was used to covalently label a soluble form of the recombinant ECD protein. Mass spectrometric analyses of an endoproteinase digest of the ECD revealed that the ligand specifically bound to a narrow region contained in the membrane-proximal subdomain of the ECD of GC-C. These results will enable us to identify the possible binding motifs within the ligand-binding domain by computer modeling. In this review, we summarize the available data on the recognition mechanism between ST(a) and GC-C at the molecular level.