Рецептор активируется исключительно синтетическим лигандом - Receptor activated solely by a synthetic ligand

"DREADD" перенаправляется сюда. Не следует путать с страх или дредд.

А рецептор, активируемый исключительно синтетическим лигандом (РАССЛ) или дизайнерские рецепторы, активируемые исключительно дизайнерскими наркотиками (Бояться), является классом хемогенетически -инженерные белки, которые позволяют контролировать пространственный и временной G протеин сигнализация in vivo.[1] Первоначально дифференцированные подходом, используемым для их создания, RASSL и DREADD теперь часто используются взаимозаменяемо, чтобы представить сконструированную систему рецептор-лиганд G-белка.[2] Эти системы используют рецепторы, связанные с G-белком (GPCR ) разработан, чтобы реагировать исключительно на синтетические лиганды, любить клозапин N-оксид (CNO),[3] а не к их природным лигандам.

Типы RASSL / DREADD

Один из первых DREADD был основан на человеческом M3 мускариновый рецептор (чМ3).[4] Только две точечные мутации hM3 были необходимы для получения мутантного рецептора с наномолярной активностью для CNO, нечувствительностью к ацетилхолину (ACh) и низкой конститутивной активностью, и этот рецептор DREADD был назван hM3Dq. M1 И м5 мускариновые рецепторы были мутированы, чтобы создать DREADDs hM1Dq и hM5Dq соответственно.[4]

Наиболее часто используемым ингибитором DREADD является hM4Di, производный от M4 мускариновый рецептор, который соединяется с гя белок.[4] Другой Gя связанный человеческий мускариновый рецептор, M2, был также мутирован с получением рецептора DREADD hM2D.[4] Другой тормозной Gя-DREADD - это каппа-опиоидный рецептор (KOR) DREADD (KORD), который избирательно активируется сальвинорином B (SALB).[5]

гs-связанные DREADD также были разработаны. Эти рецепторы также известны как GsD и представляют собой химерные рецепторы, содержащие внутриклеточные области эритроцита индейки. β-адренорецептор заменен на крысу M3 БОЯТЬСЯ.[6]

Лиганды RASSL / DREADD

На рынке имеется все больше лигандов, которые можно использовать для активации RASSL / DREADD.[7][8]

Клозапин N-оксид (CNO) является прототипом активатора DREADD. CNO активирует возбуждающие Gq-связанные DREADD: hM3Dq, hM1Dq и hM5Dq, а также ингибирующие hM4Di и hM2Di Gя-связанные DREADD. CNO также активирует Gs-связанный DREADD (GsD) и β-аррестин, предпочитающий DREADD: rM3Darr (Rq (R165L).[9]

Недавние результаты показывают, что при системном введении CNO нелегко преодолевать гематоэнцефалический барьер in vivo и превращается в клозапин который сам активирует DREADD. Клозапин - это атипичный антипсихотик который показал высокое сродство и эффективность DREADD. Подпороговые инъекции самого клозапина можно использовать для индукции предпочтительного поведения, опосредованного DREADD. Поэтому при использовании CNO необходимо соблюдать осторожность при планировании экспериментов и включать соответствующие средства контроля.[10]

Агонист 21 DREADD (также известное как соединение 21) представляет собой альтернативный агонист DREADD на основе мускаринов и альтернативу CNO. Сообщалось, что агонист 21 DREADD (соединение 21) имеет превосходную биодоступность, фармакокинетические свойства и проницаемость для мозга и не подвергается обратному метаболизму до клозапина.[11]

Перлапин, препарат, уже одобренный для лечения бессонницы в Японии, является активатором Gq-, ГРАММя-, и Gs DREADD, имеющий структурное сходство с CNO.[12]

Сальвинорин B - проникающий в мозг, мощный и селективный активатор κ-опиоидов DREADD (KORD).[13]

JHU37160 и JHU37152 продаются на рынке как новые лиганды DREADD, активные in vivo, с высокой эффективностью и сродством к hM3Dq и hM4Di DREADD.

Дигидрохлоридные соли лигандов DREADD, которые являются водорастворимыми (но с разной стабильностью в растворе), также были коммерчески разработаны (см. [14][15] для водной стабильности).

Механизм

RASSL и DREADD - это семьи дизайнеров. Рецепторы, связанные с G-белком (GPCR), созданный специально для обеспечения точного пространственно-временного контроля передачи сигналов GPCR in vivo. Эти сконструированные GPCR, называемые RASSL (рецепторы, активируемые исключительно синтетическими лигандами), не реагируют на эндогенные лиганды но может быть активирован наномолярными концентрациями фармакологически инертных, подобных лекарству малых молекул. В настоящее время существуют RASSL для опроса нескольких сигнальных путей GPCR, в том числе активируемых Gs, Gi, Gq, Golf и β-аррестином.[16] Основной причиной успеха ресурсов RASSL был открытый обмен конструкциями ДНК и ресурсами, связанными с RASSL.

Ингибирующее действие hM4Di-DREADD является результатом стимуляции CNO и, как следствие, активации G-белка, внутренне выпрямляющего калиевые каналы (GIRK). Это вызывает гиперполяризацию целевой нейрональной клетки и, таким образом, ослабляет последующую активность.[17]

Использует

GPCR являются мишенью для некоторых из наиболее широко используемых фармацевтических препаратов для лечения заболеваний, которые затрагивают практически все[нечеткий ] ткани тела. Вирусная экспрессия белков DREADD, как энхансеров in vivo, так и ингибиторов нейрональной функции, была использована для двунаправленного контроля поведения у мышей (например, различения запаха).[18] Благодаря своей способности модулировать нейронную активность, DREADD используются в качестве инструмента для оценки как нейронных путей, так и поведения, связанного с наркотическими сигналами и наркоманией.[19]

История

Стрейдер и его коллеги разработали первый GPCR, который можно было активировать только синтетическим соединением.[20] и постепенно набирает обороты. Первая международная встреча RASSL была запланирована на 6 апреля 2006 г. Простой пример использования системы RASSL в поведенческой генетике был проиллюстрирован Mueller et al. (2005), где они показали, что экспрессия рецептора RASSL в клетках сладкого вкуса языка мыши приводит к сильному предпочтению перорального потребления синтетического лиганда, тогда как экспрессия RASSL в клетках горького вкуса вызывает резкое отвращение к тому же соединению.[21]

Ослабляющие эффекты hM4Di-DREADD были первоначально исследованы в 2007 году, прежде чем были подтверждены в 2014 году.[17]

Рекомендации

  1. ^ Рот Б.Л. (февраль 2016 г.). «СТРАДЫ ДЛЯ Нейробиологов». Нейрон. 89 (4): 683–94. Дои:10.1016 / j.neuron.2016.01.040. ЧВК  4759656. PMID  26889809.
  2. ^ Conklin BR, Hsiao EC, Claeysen S, Dumuis A, Srinivasan S, Forsayeth JR, Guettier JM, Chang WC, Pei Y, McCarthy KD, Nissenson RA, Wess J, Bockaert J, Roth BL (август 2008 г.). «Разработка сигнальных путей GPCR с помощью RASSL». Природные методы. 5 (8): 673–8. Дои:10.1038 / nmeth.1232. ЧВК  2703467. PMID  18668035.
  3. ^ Армбрустер Б.Н., Ли Х, Пауш М.Х., Герлитце С., Рот Б.Л. (март 2007 г.). «Развитие замка, чтобы он соответствовал ключу, чтобы создать семейство рецепторов, связанных с G-белком, активно активируемых инертным лигандом». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 104 (12): 5163–8. Bibcode:2007ПНАС..104.5163А. Дои:10.1073 / pnas.0700293104. ЧВК  1829280. PMID  17360345.
  4. ^ а б c d Armbruster, Blaine N .; Ли, Сян; Pausch, Mark H .; Герлитце, Стефан; Рот, Брайан Л. (2007-03-20). «Развитие замка, чтобы он соответствовал ключу, чтобы создать семейство рецепторов, связанных с G-белком, активно активируемых инертным лигандом». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 104 (12): 5163–5168. Bibcode:2007ПНАС..104.5163А. Дои:10.1073 / pnas.0700293104. ISSN  0027-8424. ЧВК  1829280. PMID  17360345.
  5. ^ Варди, Эял; Робинсон, Дж. Эллиотт; Ли, Чиа; Olsen, Reid H.J .; ДиБерто, Джеффри Ф .; Жигер, Патрик М .; Sassano, Flori M .; Хуанг, Си-Пин; Чжу, Ху (2015-05-20). «Новый DREADD облегчает комплексное хемогенетическое исследование поведения». Нейрон. 86 (4): 936–946. Дои:10.1016 / j.neuron.2015.03.065. ISSN  1097-4199. ЧВК  4441592. PMID  25937170.
  6. ^ Конклин, Брюс Р .; Сяо, Эдвард С.; Клэйсен, Сильви; Думюи, Алин; Шринивасан, Суприя; Форсайет, Джон Р .; Геттье, Жан-Марк; Chang, W. C .; Пей, Ин (август 2008 г.). «Разработка сигнальных путей GPCR с помощью RASSL». Природные методы. 5 (8): 673–678. Дои:10.1038 / nmeth.1232. ISSN  1548-7105. ЧВК  2703467. PMID  18668035.
  7. ^ «Лиганды DREADD (CNO / SalB) для нейробиологических исследований». HelloBio.com. Получено 2018-12-05.
  8. ^ "УЖАСНЫЕ лиганды". Tocris Bioscience. Получено 2018-12-05.
  9. ^ Весс, Юрген; Накадзима, Кеничиро; Джайн, Шалини (июль 2013 г.). «Новые дизайнерские рецепторы для исследования передачи сигналов и физиологии GPCR». Тенденции в фармакологических науках. 34 (7): 385–392. Дои:10.1016 / j.tips.2013.04.006. ISSN  1873-3735. ЧВК  3758874. PMID  23769625.
  10. ^ Gomez, Juan L .; Бонавентура, Хорди; Лесняк, Войцех; Мэтьюз, Уильям Б.; Сиса-Шах, Полина; Родригес, Лайонел А .; Эллис, Рэндалл Дж .; Ричи, Кристофер Т .; Харви, Брэндон К. (4 августа 2017 г.). «Хемогенетика выявила: присутствие и активация DREADD через преобразованный клозапин». Наука. 357 (6350): 503–507. Bibcode:2017Научный ... 357..503G. Дои:10.1126 / science.aan2475. ISSN  1095-9203. PMID  28774929.
  11. ^ Томпсон, Карен Дж .; Хаджехали, Эльхам; Брэдли, Софи Дж .; Navarrete, Jovana S .; Хуанг, Си Пин; Слокум, Самуэль; Джин, Цзянь; Лю, Цзин; Сюн, Ян (2018-09-14). «Агонист 21 DREADD является эффективным агонистом DREADD на основе мускаринов in vitro и in vivo». Фармакология ACS и переводческие науки. 1 (1): 61–72. Дои:10.1021 / acsptsci.8b00012. ЧВК  6407913.
  12. ^ Чен, Синь; Чу, Хьюна; Хуанг, Си-Пин; Ян, Сяобао; Стоун, Оррин; Roth, Bryan L .; Цзинь, Цзянь (2015-03-18). «Первые исследования взаимосвязи структуры и активности дизайнерских рецепторов, активируемых исключительно дизайнерскими наркотиками». ACS Chemical Neuroscience. 6 (3): 476–484. Дои:10.1021 / cn500325v. ISSN  1948-7193. ЧВК  4368042. PMID  25587888.
  13. ^ Марчант, Натан Дж .; Whitaker, Leslie R .; Боссерт, Дженнифер М .; Харви, Брэндон К .; Надежда, Брюс Т .; Кагановский, Константин; Адхикари, Света; Prisinzano, Thomas E .; Варди, Эял (январь 2016 г.). «Поведенческие и физиологические эффекты нового DREADD на основе каппа-опиоидных рецепторов у крыс». Нейропсихофармакология. 41 (2): 402–409. Дои:10.1038 / npp.2015.149. ISSN  1740-634X. ЧВК  5130116. PMID  26019014.
  14. ^ «Стабильность водорастворимых лигандов DREADD в растворе - технический обзор». HelloBio.com. Получено 2018-12-05.
  15. ^ «Стабильность и хранение свободного основания N-оксида клозапина (CNO)». HelloBio.com. Получено 2018-12-05.
  16. ^ Городской диджей, Рот Б.Л. (06.01.2015). «DREADDs (дизайнерские рецепторы, активируемые исключительно дизайнерскими наркотиками): хемогенетические инструменты с терапевтической полезностью». Ежегодный обзор фармакологии и токсикологии. 55 (1): 399–417. Дои:10.1146 / annurev-pharmtox-010814-124803. PMID  25292433.
  17. ^ а б Чжу Х., Рот Б.Л. (май 2014 г.). «Заглушение синапсов с помощью DREADD». Нейрон. 82 (4): 723–5. Дои:10.1016 / j.neuron.2014.05.002. ЧВК  4109642. PMID  24853931.
  18. ^ Смит Р.С., Ху Р., ДеСоуза А., Эберли К.Л., Крахе К., Чан В., Аранеда Р.К. (июль 2015 г.). «Дифференциальная мускариновая модуляция обонятельной луковицы». Журнал неврологии. 35 (30): 10773–85. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.0099-15.2015. ЧВК  4518052. PMID  26224860.
  19. ^ Фергюсон С.М., Эскенази Д., Исикава М., Ванат М.Дж., Филлипс П.Е., Донг И., Рот Б.Л., Ноймайер Дж.Ф. (январь 2011 г.). «Временное ингибирование нейронов показывает противоположные роли непрямых и прямых путей в сенсибилизации». Природа Неврология. 14 (1): 22–4. Дои:10.1038 / нн.2703. ЧВК  3058296. PMID  21131952.
  20. ^ Трус П., Вада Х. Г., Фальк М. С., Чан С. Д., Мэн Ф., Акил Х., Конклин Б. Р. (январь 1998 г.). «Управление передачей сигналов с помощью специально разработанного Gi-связанного рецептора». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 95 (1): 352–7. Bibcode:1998ПНАС ... 95..352С. Дои:10.1073 / пнас.95.1.352. JSTOR  44466. ЧВК  18222. PMID  9419379.
  21. ^ Мюллер К.Л., Хун М.А., Эрленбах И., Чандрашекар Дж., Цукер С.С., Рыба, штат Нью-Джерси (март 2005 г.). «Рецепторы и логика кодирования горечи». Природа. 434 (7030): 225–9. Bibcode:2005Натура.434..225М. Дои:10.1038 / природа03352. PMID  15759003.

дальнейшее чтение