Publication

Development of a cGMP recorder with chemical labeling

Kai Johnsson
2026

Résumé

Cyclic guanosine monophosphate (cGMP) is a ubiquitous second messenger, that regulates the cardiovascular system, brain functions and is involved in many pathological processes. To visualize cellular dynamics of cGMP levels, fluorescent protein-based sensors have been developed. However, these fluorescent sensors are not well suited to monitor changes in cGMP levels in large cell populations or in vivo. Here, we introduce a molecular recorder to transform transient changes in cGMP levels into permanent fluorescent marks for later analysis. Our cGMP recorder is based on the split-HaloTag system, which is intramolecularly fused to PKG and a cGMP-dependent PKG binder. Only upon cGMP binding, functional HaloTag is reconstituted and can be labeled with fluorescent substrates. The recorder has a large dynamic range (up to 11-fold change) and good cGMP-specificity. Thus, our cGMP recorder should help to link changes in cGMP levels to biological phenotypes.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/626c70d5-1e4e-4b0e-9c0f-506c9a053174

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Concepts associés (32)

Protéine fluorescente verte

vignette|Aequorea victoria. La protéine fluorescente verte (souvent abrégé GFP, de l'anglais « Green Fluorescent Protein ») est une protéine ayant la propriété d'émettre une fluorescence de couleur verte. Issue d'une méduse (Aequorea victoria), cette protéine est intrinsèquement fluorescente sous l'action d'une enzyme, l'aequoréine, une luciférase qui agit en présence de calcium. Son gène peut être fusionné in-vitro au gène d'une protéine que l'on souhaite étudier.

Guanylate cyclase

Le système guanylate cyclase permet, comme les systèmes adénylate cyclase et phospholipase C, une amplification d'un message hormonal aboutissant à une réponse cellulaire. La guanylate cyclase dégrade la GTP en GMP cyclique ou GMPc (second messager). Le système d'amplification du message hormonal (premier messager) est lié à l'activité d'une protéine kinase GMPc dépendante (PKG). Il existe deux formes de guanylate cyclase : une forme membranaire ; une forme cytosolique, dite soluble.

Guanosine monophosphate cyclique

La guanosine monophosphate cyclique (ou GMP cyclique ou GMPc) est un des nucléotides cycliques dérivés de la guanosine triphosphate (GTP). La GMPc agit comme second messager de façon similaire à l'AMP cyclique. La synthèse de la GMPc est catalysée par la guanylate cyclase, qui convertit la GTP en GMPc + PPi. La GMPc est dégradée par certaines phosphodiestérases. La GMPc agit sur trois types de protéines : la protéine kinase G, certaines phosphodiestérases et certains canaux ioniques dits GMPc-dépendants.

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