Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"DREADD" перенаправляется сюда. Его не следует путать со страхом или дреддом .

Рецептора активируется только с помощью синтетического лиганда ( RASSL ) или дизайнера рецептора , активированного исключительно дизайнерских наркотиков ( DREADD ), является классом chemogenetically -engineered белков , которые позволяют пространственной и временной контроль G белка сигнализации в естественных условиях . [1] Первоначально дифференцированные подходом, используемым для их создания, RASSL и DREADD теперь часто используются взаимозаменяемо для представления системы сконструированного рецептора G-белка-лиганда. [2] Эти системы используют рецепторы, связанные с G-белком ( GPCR ), разработанные для ответа исключительно на синтетические лиганды , такие какклозапина N-оксида (CNO), [3], а не к их природным лигандам.

Типы RASSL / DREADD [ править ]

Один из первых DREADD был основан на человеческом мускариновом рецепторе M 3 (hM 3 ). [4] Для получения мутантного рецептора с наномолярной эффективностью для CNO, нечувствительностью к ацетилхолину (ACh) и низкой конститутивной активностью потребовались только две точечные мутации hM 3, и этот рецептор DREADD был назван hM3Dq. Мускариновые рецепторы M 1 и M 5 были мутированы с образованием DREADD hM1Dq и hM5Dq соответственно. [4]

Наиболее часто используемым ингибитором DREADD является hM4Di, полученный из мускаринового рецептора M 4, который соединяется с белком G i . [4] Другой связанный с G i мускариновый рецептор человека, M 2 , также был мутирован, чтобы получить рецептор DREADD hM2D. [4] Другим ингибитором G i -DREADD является каппа-опиоидный рецептор (KOR) DREADD (KORD), который избирательно активируется сальвинорином B (SALB). [5]

G s- связанные DREADD также были разработаны. Эти рецепторы также известны как G s D и представляют собой химерные рецепторы, содержащие внутриклеточные области β-адренергического рецептора эритроцитов индейки, замещенные в M 3 DREADD крысы. [6]

Лиганды RASSL / DREADD [ править ]

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 G i- связанные DREADD. CNO также активирует связанный с G s DREADD (GsD) и β-аррестин, предпочитая DREADD: rM3Darr (Rq (R165L). [9]

Недавние открытия предполагают, что при системном введении CNO нелегко пересекает гематоэнцефалический барьер in vivo и превращается в клозапин, который сам активирует DREADD. Клозапин является атипичным антипсихотическим средством, показывающим высокое сродство и эффективность DREADD. Подпороговые инъекции самого клозапина могут использоваться 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 мускариновой основе 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 DREADD G q -, G i - и G s, который имеет 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 DREADD hM3Dq и hM4Di.

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

Механизм [ править ]

RASSL и DREADD представляют собой семейства дизайнерских рецепторов, связанных с G-белками (GPCR), построенных 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 могут быть активированы 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.

Ингибирующие эффекты hM4Di-DREADD являются 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 [ редактировать ]

GPCR являются мишенью для некоторых из наиболее широко используемых фармацевтических препаратов для лечения заболеваний, поражающих практически все [ неопределенные ] ткани тела. Вирусная экспрессия белков DREADD, как энхансеров in vivo, так и ингибиторов нейрональной функции, использовалась для двунаправленного контроля поведения у мышей (например, распознавания 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 наркозависимостью. [19]

История [ править ]

Strader и его коллеги разработали первый GPCR, который мог быть активирован только синтетическим соединением [20], и постепенно набирал обороты. Первая международная встреча RASSL была намечена 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 привела к сильному предпочтению перорального потребления синтетического лиганда, тогда как экспрессия RASSL в клетках горького вкуса вызвала 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].

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Roth BL (февраль 2016 г.). «СТРАДЫ ДЛЯ Нейробиологов» . Нейрон . 89 (4): 683–94. DOI : 10.1016 / j.neuron.2016.01.040 . PMC  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). «Разработка сигнальных путей GPCR с помощью RASSL» . Методы природы . 5 (8): 673–8. DOI : 10.1038 / nmeth.1232 . PMC 2703467 . PMID 18668035 .  
  3. ^ Armbruster BN, Ли X, Pausch MH, Herlitze S, Roth BL (март 2007). «Разработка замка для соответствия ключу для создания семейства рецепторов, связанных с G-белком, активно активируемых инертным лигандом» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (12): 5163–8. Bibcode : 2007PNAS..104.5163A . DOI : 10.1073 / pnas.0700293104 . PMC 1829280 . PMID 17360345 .  
  4. ^ a b c d Армбрустер, Блейн Н .; Ли, Сян; Pausch, Mark H .; Герлитце, Стефан; Рот, Брайан Л. (2007-03-20). «Разработка замка для соответствия ключу для создания семейства рецепторов, связанных с G-белком, активно активируемых инертным лигандом» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (12): 5163–5168. Bibcode : 2007PNAS..104.5163A . DOI : 10.1073 / pnas.0700293104 . ISSN 0027-8424 . PMC 1829280 . PMID 17360345 .   
  5. ^ Vardy, Эяль; Робинсон, Дж. Эллиотт; Ли, Чиа; Olsen, Reid HJ; 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. DOI : 10.1016 / j.neuron.2015.03.065 . ISSN 1097-4199 . PMC 4441592 . PMID 25937170 .   
  6. ^ Конклин, Брюс R .; Сяо, Эдвард С.; Клэйсен, Сильви; Думюи, Алин; Шринивасан, Суприя; Форсайет, Джон Р .; Геттье, Жан-Марк; Чанг, туалет; Пей, Ин (август 2008 г.). «Разработка сигнальных путей GPCR с помощью RASSL» . Методы природы . 5 (8): 673–678. DOI : 10.1038 / nmeth.1232 . ISSN 1548-7105 . PMC 2703467 . PMID 18668035 .   
  7. ^ «Лиганды DREADD (CNO / SalB) для исследований в области нейробиологии» . HelloBio.com . Проверено 5 декабря 2018 .
  8. ^ "УЖАСНЫЕ лиганды" . Tocris Bioscience . Проверено 5 декабря 2018 .
  9. ^ Весс, Юрген; Накадзима, Кеничиро; Джайн, Шалини (июль 2013 г.). «Новые дизайнерские рецепторы для исследования передачи сигналов GPCR и физиологии» . Направления фармакологических наук . 34 (7): 385–392. DOI : 10.1016 / j.tips.2013.04.006 . ISSN 1873-3735 . PMC 3758874 . PMID 23769625 .   
  10. ^ Гомес, Хуан Л .; 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 : 2017Sci ... 357..503G . DOI : 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 DREADD 21 является эффективным агонистом DREADD на основе мускаринов in vitro и in vivo» . ACS Фармакология и переводческая наука . 1 (1): 61–72. DOI : 10.1021 / acsptsci.8b00012 . PMC 6407913 . 
  12. ^ Чен, Синь; Чу, Хьюна; Хуанг, Си-Пин; Ян, Сяобао; Стоун, Оррин; Roth, Bryan L .; Цзинь, Цзянь (2015-03-18). «Первые исследования взаимосвязи структура-активность дизайнерских рецепторов, активируемых исключительно дизайнерскими наркотиками» . ACS Chemical Neuroscience . 6 (3): 476–484. DOI : 10.1021 / cn500325v . ISSN 1948-7193 . PMC 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, Эяль (январь 2016 г.). «Поведенческие и физиологические эффекты нового DREADD на основе каппа-опиоидных рецепторов у крыс» . Нейропсихофармакология . 41 (2): 402–409. DOI : 10.1038 / npp.2015.149 . ISSN 1740-634X . PMC 5130116 . PMID 26019014 .   
  14. ^ «Стабильность водорастворимых лигандов DREADD в растворе - технический обзор» . HelloBio.com . Проверено 5 декабря 2018 .
  15. ^ "Стабильность и хранение свободного основания N-оксида клозапина (CNO)" . HelloBio.com . Проверено 5 декабря 2018 .
  16. ^ Городской ди-джей, Рот BL (2015-01-06). «DREADDs (дизайнерские рецепторы, активируемые исключительно дизайнерскими наркотиками): хемогенетические инструменты с терапевтической полезностью». Ежегодный обзор фармакологии и токсикологии . 55 (1): 399–417. DOI : 10,1146 / annurev-pharmtox-010814-124803 . PMID 25292433 . 
  17. ^ а б Чжу Х, Рот Б.Л. (май 2014 г.). «Заглушить синапсы с DREADD» . Нейрон . 82 (4): 723–5. DOI : 10.1016 / j.neuron.2014.05.002 . PMC 4109642 . PMID 24853931 .  
  18. ^ Смит Р.С., Ху R, DeSouza A, Eberly CL, Krahe K, Chan W, Аранеда RC (июль 2015). «Дифференциальная мускариновая модуляция обонятельной луковицы» . Журнал неврологии . 35 (30): 10773–85. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.0099-15.2015 . PMC 4518052 . PMID 26224860 .  
  19. ↑ Ferguson SM, Eskenazi D, Ishikawa M, Wanat MJ, Phillips PE, Dong Y, Roth BL, Neumaier JF (январь 2011 г.). «Временное ингибирование нейронов показывает противоположные роли непрямых и прямых путей в сенсибилизации» . Природа Неврологии . 14 (1): 22–4. DOI : 10.1038 / nn.2703 . PMC 3058296 . PMID 21131952 .  
  20. ↑ Coward P, Wada HG, Falk MS, Chan SD, Meng F, Akil H, Conklin BR (январь 1998). «Управление передачей сигналов с помощью специально разработанного рецептора, связанного с Gi» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 95 (1): 352–7. Bibcode : 1998PNAS ... 95..352C . DOI : 10.1073 / pnas.95.1.352 . JSTOR 44466 . PMC 18222 . PMID 9419379 .   
  21. ^ Mueller KL, Hoon MA, Erlenbach I, J Chandrashekar, Цукер CS, Ryba NJ (март 2005). «Рецепторы и логика кодирования горечи». Природа . 434 (7030): 225–9. Bibcode : 2005Natur.434..225M . DOI : 10,1038 / природа03352 . PMID 15759003 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Conklin BR, Hsiao EC, Claeysen S, Dumuis A, Srinivasan S, Forsayeth JR, et al. (Август 2008 г.). «Разработка сигнальных путей GPCR с помощью RASSL» . Методы природы . 5 (8): 673–8. DOI : 10.1038 / nmeth.1232 . PMC  2703467 . PMID  18668035 .