Small GTPaseは細胞内シグナル伝達の多くの過程に関与しており、その活性化の可視化は細胞機能を理解する上で極めて重要です。これまでの可視化法は、活性化されたGTPaseとそのエフェクターとの相互作用を利用したものでしたが、一部のSmall GTPase（例：Sar1）では、エフェクター自体がGAP（GTPase活性化タンパク質）として機能するため、この手法は適用できませんでした。

私たちはこの問題を解決するため、新たな可視化手法「SAIYAN（Small GTPase ActIvitY ANalyzing）システム」を開発しました。この技術は、スプリットmNeonGreen（蛍光タンパク質）を用いて、細胞内における内在性Small GTPaseの活性化を高感度に検出することを可能にします。

SAIYANを用いて、私たちはSar1が小胞体（ER）からの輸送の出発点であるER exit siteで活性化されていることを可視化し、さらにその活性が細胞の状態に応じて変化することを確認しました。特に、コラーゲンを分泌する細胞では、活性化Sar1がER exit siteに加えてER–Golgi中間区画（ERGIC）にも局在することを発見しました。また、コラーゲン分泌が阻害されるとSar1の活性はER exit siteにとどまることから、ERGICでのSar1活性化が分泌の進行に重要であることが示唆されます (JCB, 2024)。

この技術は、Small GTPaseの活性をライブセルでリアルタイムに捉える新たなツールとなることが期待されます。今後、他のSmall GTPaseファミリーや疾患モデルへの応用を進めていきます。

Visualizing Small GTPase Activity with the Novel SAIYAN System

Small GTPases play central roles in a wide variety of intracellular signaling pathways, and visualizing their activation in live cells is critical for understanding dynamic cellular processes. Conventional detection systems rely on interactions between GTPases and their effectors; however, this approach is not suitable for GTPases like Sar1, whose effectors also serve as GTPase-activating proteins (GAPs).

To overcome this limitation, we developed a new method called the Small GTPase ActIvitY ANalyzing (SAIYAN) system, which uses a split mNeonGreen fluorescent protein system to visualize the activation of endogenous Small GTPases with high specificity and sensitivity.

Using SAIYAN, we successfully visualized Sar1 activation at the ER exit sites under various physiological conditions. In collagen-secreting cells, we discovered that activated Sar1 localized not only at ER exit sites but also in the ER–Golgi intermediate compartment (ERGIC). Notably, when collagen secretion was disrupted, activated Sar1 remained confined to ER exit sites, indicating that continued Sar1 activation in the ERGIC is essential for effective collagen transport (JCB, 2024) .

Our work introduces a powerful new tool for studying Small GTPase biology in live cells and opens new avenues for investigating vesicular trafficking and signaling in both physiological and disease contexts.