GPCRS:他们如何工作以及我们如何研究它们?

由各种addgenies.

本文是由Alyssa.cecchetelli.安德鲁Hempstead.

异味,味道和视线有什么共同之处,除了是五种感官之一?GPCR或G蛋白偶联受体(GPCR)!除了这三种感官之外,GPCR在发起炎症中的信号通路和神经递质中的作用。这些受体可以通过不同配体阵列的阵列激活,包括激素,神经递质,光子或气味剂,以引出下游信号级联。

因此,让我们将名称“G蛋白偶联受体”分为两部分:受体本身和它与其相关的G-蛋白。

  • 受体:由于横向细胞膜的七个α螺旋,GPCR也称为七(通过)-Transmembrane结构域受体。受体识别适当的配体以活化G蛋白。据估计,约有950种不同的人类基因编码了GPCR(Takeda等人。,2002年)。
  • G蛋白:受体在细胞膜的细胞内侧与异映酰基蛋白偶联。异络蛋白是信号转导途径中的重要分子开关,由三个亚基的三聚体组成:α(Gα),β(Gβ)和γ(Gγ)。基于其Gα亚基:Gαs,Gαi/ O,Gαq/ 11和Gα12/ 13,G蛋白分为四个亚型。Gβ和Gγ与一个单位:Gβγ密切相关和起作用。通常,GPCRS显示与某些子类型相关联的倾向,尽管大多数能够通过多于一个子类型来发信号。

GPCR信号如何运作

当配体与GPCR细胞外表面结合时,启动GPCR信号。这导致GPCR的构象变化,导致Gα亚基的激活。活化的Gα与GTP结合的GDP交换,导致来自Gβγ二聚体的Gα亚基的解剖。然后,Gα和Gβγ亚基诱导或抑制细胞内信号传导级联作为对细胞外刺激的反应。来自GPCR的配体离解允许结合新的无活性异映酰胺G蛋白质复合物并随后另一轮信号传导。

GPCR信号示意图显示了与下面的γ,β和α亚基相互作用的受体的配体结合。这些亚基在激活时分开并导致蜂窝响应


用于研究GPCR信号的addgene工具

所以在那里有数百个GPCRS,科学家如何将信号传导途径从配体中解密到受体至G-蛋白,最后是回应?让我们来看看含有沉积在加入的质粒的少数例子。

  • Presto-Tango:激活许多GPCR的配体仍然未知。鉴定这些未知配体及其GPCR结合伴侣中的一些,布莱恩罗斯的实验室创建了一个名为presto-tango的开源资源(P.范围R.eCeptorome.E.x抑制和S.百级湾T.巡洋诗O.Utput - 探戈)(Kroeze等人。,2015年)。Presto-Tango使用改良的探戈β-Arcuctin募集试验来测量超​​过300个GPCR的受体激活。在该测定中,激动剂的结合为受体转录因子融合来促进β-instrin-Tev蛋白酶融合。TEV蛋白酶切割来自受体的转录因子,然后可以在细胞核中激活荧光素酶报告者的表达。Roth Lab表明,该平台准确地识别了120名已知的GPCR靶标,证明其潜力发现未知GPCR的新配体。你可以找到整个Presto-Tango套件在Addgene!
  • trupath:Bryan Roth的实验室还组装了一系列质粒,以阐明可以在GPCR下游活化的16个非视觉异质抗体G蛋白的作用。这个集合,叫做Tupath.,允许研究人员识别由LigAnd结合的GPCR激活的特定G蛋白。Trupath质粒试剂盒由20个质粒组成,其编码过邻型G蛋白复合物的4α,2β和4γ亚基,可用于通过生物发光共振能量转移2(BRET2)来检测G蛋白激活。查看我们的博客帖子使用Trupath的GPCR信令有关此系统的更多信息!
  • GPCR-APEX:有兴趣跟踪由GPCR介入的下游信令路径吗?这Kruse Lab.建造质粒可用于过氧化物酶催化剂靠近标签量化GPCR激动剂反应体内Paek等人。,2017年)。在该技术中,融合到Apex2的受体催化GPCR附近蛋白质的生物素化。然后用质量规格鉴定这些蛋白质。使用该技术称为“GPCR-APEX”KRUSE LAB能够跟踪两种不同的受体 - 血管紧张素II型1受体和β2肾上腺素受体的活化和内化。

中间体的GPCRS

虽然有很多关于GPCR信令的速度,但在此期间的研究人员已经开发了对化学研究的GPCR,以探讨神经元和特定行为之间的关系。化学物质使用基因工程化受体与小分子相互作用,以引发某种细胞类型的反应。化学物质类似于Optogensics但是而不是光,这些遗传修饰的受体由小分子激活,以激活或抑制神经元烧制。由于GPCR是大脑中最大的信号转换受体,它们是用于化学物质的理想候选者。

为了产生培中产物受体,通过定点诱变首先突变GPCR以结合非天然配体。然而,这些非天然配体表现出偏离目标效果,因此科学家们进一步修饰了一些GPCR,以响应特异性,药理学惰性的小分子。这些新的受体被称为D.伊斯尼奥R.eceptorE.Xclusively.一种被陪伴D.伊斯尼奥D.地毯(Dreadds)(罗斯,2016年)。从人毒蕈碱受体家族的成员设计了Dreadds,并由小分子配体如氯氮平 - N-氧化物(CNO)激活。由于它们对其内源性配体,乙酰胆碱相对不敏感,并且仅在CNO结合时被激活,因此Dreadds非常适于化学物质,因此显示没有组成型活性。有一系列可怕的Dreadds,可激活不同的G蛋白,在不同的神经元和神经节中工作,对神经元活动(烧制或抑制)产生不同的影响。aav preps.从Dreadd质粒允许您在脑中的特定神经元亚型中容易地表达可以激活或抑制神经元的特定神经元亚型。您可以了解更多关于中间体的信息以及addgene的神经元的简洁表及其活动化学原测导

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参考资料

参考

Kroeze WK,Sassano MF,Huang X-P,Lansu K,McCorvy JD,Giguèreppmp,Sciacke N,Roth Bl(2015)Presto-Tango作为审讯毒药人类的开源资源。NAT STRUCT MOL BIOL 22:362-369。https://doi.org/10.1038/nsmb.3014

PAEK J,Kalocsay M,Staus DP,Winger L,Pascolutti R,Paulo Ja,Gygi SP,Kruse AC(2017)通过过氧化物酶催化的接近标记进行GPCR信号的多维跟踪。细胞169:338-349.E11。https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.03.028

Roth BL(2016)为神经科学家的Dreadds。神经元89:683-694。https://doi.org/10.1016/j.neuron.2016.01.040

Takeda S,Kadowaki S,Haga T,Takaesu H,Mitaku S(2002)从人类基因组序列鉴定G蛋白偶联受体基因。FEBS字母520:97-101。https://doi.org/10.1016/s0014-5793(02)02775-8

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