معلومة

GPCRs المشفر مكانيًا؟

GPCRs المشفر مكانيًا؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أنا أقرأ هذه الورقة ، وقد فقدت بالفعل من حيث ما تعنيه إشارة GPCR مشفرة مكانيًا.

يعد تهريب مستقبلات البروتين G المقترنة (GPCRs) أحد أكثر المجالات إثارة في بيولوجيا الخلية بسبب التطورات الحديثة التي تثبت أن إشارات GPCR هي مكانيًا.


يبدو أن بعض GPCRs تنظم معدل الالتحام الخاص بها من خلال تعديل نضوج الحفرة المطلية بالكالاثرين (CCP). مكانيًا.

كيف يمكن تشفير الإشارات مكانيا؟


كيف يمكن تشفير الإشارات (GPCR) مكانيًا؟

شرح مقتضب: أثناء الالتقام الخلوي ، يمكن تقييد المستقبل المرتبط بالبروتين G من الناحية المكانية.

تشير مقالتك إلى: "الوفاء بوعد ناهض المستقبل المقترن بالبروتين G" المنحاز "، بقلم Luttrell LM ، و Maudsley S ، و Bohn LM ، في Mol Pharmacol. 2015 ؛ 88 (3): 579-588. https://doi.org/10.1124/mol.115.099630.

الملخص: حقيقة أن أكثر من 30٪ من المستحضرات الصيدلانية الحالية تستهدف المستقبلات المترابطة بالبروتين G سباعي الخلايا (GPCRs) تشهد على قابليتها للتتبع كأهداف للأدوية. على الرغم من أن تطوير العقاقير GPCR قد ركز تقليديًا على المنبهات والمناهضات التقليدية ، فإن الإدراك المتزايد بأن GPCRs تتوسط في التأثيرات ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية عبر كل من بروتينات G والمؤثرات غير البروتين G قد دفع إلى البحث عن الروابط التي يمكن أن "تحيز" الإشارات النهائية لصالح واحد أو العملية الأخرى. الروابط المتحيزة هي كيانات جديدة ذات ملامح إشارات مميزة تمليها بنية الترابط ، وقد تم الإعلان عن الاحتمال المحتمل للروابط المتحيزة كأدوية أفضل. في الواقع ، أثبتت دراسات إثبات المفهوم قبل السريرية أن كلا من البروتين G والرابطات الانتقائية لمسار الاعتقال يمكن أن تعزز التأثيرات المفيدة في الجسم الحي مع استعداء التأثيرات الضارة في نفس الوقت. ولكن إلى جانب الفرصة ، يأتي تعقيد إضافي وتحديات جديدة لاكتشاف الأدوية. إذا كان من الممكن أن تكون الروابط متحيزة ، فإن تصنيف الترابط يصبح معتمدًا على الفحص ، وهناك حاجة إلى أساليب فحص أكثر دقة لالتقاط فعالية الترابط عبر عدة أبعاد للإشارة. علاوة على ذلك ، نظرًا لأن ذخيرة الإشارات الخاصة بالرابطات المتحيزة تختلف عن تلك الخاصة بالناهض الأصلي ، فقد تنشأ ردود غير متوقعة في الجسم الحي أثناء انتشار هذه الإشارات غير المتوازنة. "

تم تقديم تفسير بسيط نسبيًا في ورقة أخرى: "التحيز الزمني: إشارات GPCR الديناميكية المشفرة بالزمن" ، بقلم مانويل جروندمان وإيفي كوستينيس DOI: https://doi.org/10.1016/j.tips.2017.09.004:

"الفكرة القائلة بأن المعلومات لا يتم ترميزها فقط من خلال كيمياء مكونات الإشارة ولكن أيضًا من خلال حدوثها المكاني والزماني ، مما أدى إلى ظهور مصطلح" الإشارات الزمانية المكانية " $^{[3]}$. وبالتالي يمكن تصنيف نقل الإشارة إلى ثلاثة أبعاد على الأقل ، (1) الجودة (أي المواد تشارك) ، (2) الفضاء (حيث يقع الحدث) و (3) الوقت (عندما يقع الحدث). سيتم تحديد التفاعل بين هذه الأبعاد فيما يلي على أنه "إشارات ديناميكية" أو "ديناميات إشارات". الإشارات الديناميكية متجذرة بعمق في نقل إشارة GPCR حيث يزودنا عدد متزايد من التقارير بلمحة عن الجوانب الزمانية المكانية لوظيفة المستقبل $^{[4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]}$.".

[3]خلودنكو ب. وآخرون. تأشير الباليه في المكان والزمان. نات. القس مول. خلية بيول. 2010 ؛ 11: 414-426

[4]Irannejad R. الانتقائية الوظيفية للعمل الدوائي الموجه لـ GPCR من خلال تحيز الموقع. FASEB J. 2017 ؛ 31 (664.2)

[5]مولرسهاوزن ف وآخرون. يتم التوسط في الإشارات المستمرة الناتجة عن FTY720-phosphate بواسطة مستقبلات S1P1 الداخلية. نات. تشيم. بيول. 2009 ؛ 5: 428-434

[6]إيران نجاد ر وآخرون. تكشف المستشعرات الحيوية التوافقية عن إشارات GPCR من الإندوسومات. طبيعة سجية. 2013 ؛ 495: 534-538

[7]إيشيل ك وآخرون. يقوم β-Arrestin بتشغيل إشارات MAP kinase من الهياكل المطلية بالكالاثرين بعد تفكك GPCR. نات. خلية بيول. 2016 ؛ 18: 303-310.

[8]تومسن أ. وآخرون. يتوسط بروتين GPCR-G فائق التعقيد إشارات بروتين G. زنزانة. 2016 ؛ 166: 907-919

[9]جان ألفونس إف. وآخرون. مستقبلات β2-Adrenergic للتحكم في مستقبلات PTH داخل الجسم والتي تشير عبر Gβγ. نات. تشيم. بيول. 2016 ؛ ١٣: ٢٥٩-٢٦١

[10]يتحكم توطين غشاء البلازما لمستقبلات أفيونية المفعول في الإشارات الزمانية المكانية. علوم. الإشارة. 2016 ؛ 9: ra16

انظر: "التشفير المكاني لإشارات GPCR في الجهاز العصبي" ، بقلم Zara Y Weinberg و Stephanie E Crilly و Manojkumar A Puthenveedu ، DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceb.2018.12.006:

"العديد من GPCRs ، بما في ذلك المستقبلات التي كان يُعتقد سابقًا أنها تشير بشكل أساسي من سطح الخلية ، تم عرضها مؤخرًا للإشارة من العديد من المقصورات داخل الخلايا. وهذا يثير فكرة أن الإشارة بواسطة أي مستقبل معين يتم ترميزها مكانيًا في الخلية ، مع مواقع متميزة من أصل الإشارة تملي عواقب مميزة في اتجاه مجرى النهر. ".

أثناء الالتقام الخلوي ، يمكن تقييد المستقبل المرتبط بالبروتين G من الناحية المكانية.

انظر: "الدقة المكانية لإشارات cAMP بواسطة محلقة adenylyl القابلة للذوبان" ، بقلم Giusi Caldieri و Sara Sigismund DOI: https://doi.org/10.1083/jcb.201606123 الذي يوفر صورة سهلة الفهم:

شكل 1. التحكم المكاني والزمني في إشارات GPCR بواسطة ACs. في الخلايا العصبية الحُصَينية ، ينشط CRHR1 ، عند الارتباط بـ CRH الناشط ، مركب بروتين G ثلاثي ، المكون من وحدات فرعية α و و. يتم تحرير الوحدة الفرعية التحفيزية Gα وتنشيط إنتاج tmAC و cAMP (Irannejad and von Zastrow ، 2014). في موازاة ذلك ، يمكن أن يؤدي GPCR المنشط أيضًا إلى إحداث Ca المحلية$^{2+}$ الإصدار الذي ينشط sAC ، متبوعًا بزيادة في مستويات cAMP (Inda et al. ، 2016). (1) يساهم هذان المصدران من cAMP في PM في المرحلة المبكرة من تنشيط ERK عبر بروتينات المستجيبات kinase A (PKA) و EPACs (Inda et al. ، 2016). GPCRs المنشط بمجرد إطلاقه من البروتينات G يتم فسفرته وتجنيد β-stopin (β-ARR) ليتم استيعابها عبر حفر مغطاة بالكلاذرين (CCPs ؛ Irannejad و von Zastrow ، 2014). (2) في محطة endosomal ، تقوم GPCRs بتنشيط sAC لإطلاق موجة ثانية من إنتاج cAMP وللحفاظ على إشارات Erk بطريقة تعتمد على EPAC. يتطلب تنشيط SAC في PM وفي الإندوسومات Ca$^{2+}$ وبيكربونات (غير مصورة للبساطة ؛ Inda et al. ، 2016). سلسلة الإشارات المؤدية إلى Ca$^{2+}$ وإطلاق البيكربونات (خاصة في محطة الجسيمات الداخلية) والآلية الدقيقة لعمل SAC لم يتم تحديدها بالكامل. تم تصوير الأشكال المختلفة للـ ACs ، وتدرجات cAMP المقابلة التي تم إنشاؤها بواسطتها ، بألوان مختلفة لتسليط الضوء على أدوارها المختلفة. لا يزال يتعين توضيح ما إذا كانت هذه الخصوصية تعكس أشكالًا مختلفة و / أو تنظيمًا.

"العمل الذي أبلغ عنه Inda et al. في هذه المسألة يدمج ويوسع معرفتنا الناشئة عن إشارات GPCR المحلية على المستوى الداخلي. في عمل سابق ، أظهر هؤلاء المؤلفون أن تنشيط Erk عن طريق مستقبل هرمون إطلاق الكورتيكوتروبين 1 (CRHR1) هو إشارة ثنائي الطور ، مع استجابة مبكرة تنشأ من PM واستجابة متأخرة تعتمد على الالتقام (Bonfiglio et al. ، 2013). تشارك في مرحلتين من إشارات Erk. في حين أن كلا من tmAC و sAC يساهمان في استجابة إشارات Erk الحادة ، فإن sAC تشارك بشكل خاص في مرحلة "endocytic" المستمرة لإشارات Erk في الخلايا العصبية الحصينية (الشكل 1). ".

لاحظ أن المرحلتين 1 و 2 ، التي تستهدف مرحلة أو أخرى ، بدلاً من العمل المستمر ، يتم ترميزها مكانيًا.


Gα س إشارات في تطور الهيكل العظمي ، والتوازن والأمراض

يتم التحكم في تطور الهيكل العظمي بشكل رائع من الناحيتين المكانية والزمنية عن طريق شبكات الإشارات الخلوية. Gαس هي الوحدة الفرعية α التحفيزية في مركب بروتين G غير المتجانس الذي يحول إشارات المستقبلات المقترنة ببروتين G (GPCRs) ، المسؤولة عن التحكم في نمو الهيكل العظمي والتوازن. Gαس، المشفر بواسطة جين GNAS في البشر ، يلعب أدوارًا حاسمة في نمو الهيكل العظمي والتوازن من خلال تنظيم الالتزام والتمايز ونضج الخلايا الهيكلية. Gαستتفاعل الإشارات الوسيطة مع مسارات إشارات Wnt و Hedgehog ، وكلاهما منظمان حاسمان لتطور الهيكل العظمي وإعادة البناء وإصلاح الإصابات. الطفرات الجينية التي تعطل Gαس وظائف تسبب اضطرابات بشرية مع عيوب هيكلية شديدة ، مثل خلل التنسج الليفي للعظام وتكوين العظام غير المتجانسة. يركز هذا الفصل على الأدوار الحاسمة لـ Gαس الإشارات أثناء نمو الهيكل العظمي والتوازن ، والآليات المرضية الكامنة وراء أمراض الهيكل العظمي التي تسببها طفرات GNAS.

الكلمات الدالة: BMSC خلل التنسج الليفي العظمي للخلايا الغضروفية GNAS Gα (s) القنفذ يشير إلى التعظم غير المتجانسة تضخم التعظم الغشائي متلازمة ماكيون أولبرايت Osteoblast Osteoblast Osteoblast Osteoclast PKA التنسج العظمي التقدمي Wnt الإشارات cAMP.


يطور الكيميائيون استراتيجية جديدة لاكتشاف الأدوية لأهداف دوائية "غير قابلة للتدمير"

تم تطوير فريق بحث بقيادة الدكتور Xiaoyu LI من قسم أبحاث الكيمياء بكلية العلوم ، بالتعاون مع البروفيسور Yizhou LI من كلية العلوم الصيدلانية بجامعة Chongqing والبروفيسور Yan CAO من كلية الصيدلة ، الجامعة الطبية العسكرية الثانية في شنغهاي. طريقة جديدة لاكتشاف الأدوية تستهدف البروتينات الغشائية على الخلايا الحية.

تلعب بروتينات الغشاء أدوارًا مهمة في علم الأحياء ، والعديد منها أهداف عالية القيمة يتم السعي وراءها بشكل مكثف في صناعة المستحضرات الصيدلانية. توفر الطريقة التي طورها فريق الدكتور لي طريقة فعالة لاكتشاف الروابط والمثبطات الجديدة ضد بروتينات الغشاء ، والتي لا تزال صعبة إلى حد كبير بالنسبة للطرق التقليدية. تم نشر تطوير المنهجية وتطبيقاتها الآن في كيمياء الطبيعة.

تؤدي بروتينات الغشاء الموجودة على سطح الخلية عددًا لا يحصى من الوظائف البيولوجية الحيوية لبقاء الخلايا والكائنات الحية. ليس من المستغرب أن ترتبط العديد من الأمراض البشرية بوظائف بروتين الغشاء الشاذ. في الواقع ، تمثل بروتينات الغشاء أكثر من 60٪ من أهداف جميع أدوية الجزيئات الصغيرة المعتمدة من قِبل إدارة الأغذية والعقاقير (FDA). تعتبر عائلة المستقبلات المقترنة ببروتين G (GPCR) وحدها ، باعتبارها أكبر فئة من مستقبلات سطح الخلية ، أهدافًا لـ

34٪ من الأدوية السريرية. ومع ذلك ، على الرغم من الأهمية ، فإن اكتشاف الأدوية ضد بروتينات الغشاء يمثل تحديًا ملحوظًا ، ويرجع ذلك أساسًا إلى الخاصية الخاصة لموائلها الطبيعية: غشاء الخلية. علاوة على ذلك ، يصعب أيضًا دراسة بروتينات الغشاء في شكل معزول ، لأنها تميل إلى فقدان الميزة الخلوية الأساسية وقد يتم تعطيلها. في الواقع ، لطالما اعتبرت بروتينات الغشاء نوعًا من الأهداف "غير القابلة للتدمير" في صناعة المستحضرات الصيدلانية.

في السنوات الأخيرة ، ظهرت مكتبة كيميائية مشفرة بالحمض النووي (DEL) وأصبحت تقنية قوية لفحص الأدوية. للتبسيط ، يمكننا استخدام مكتبة كتب كمثال. في المكتبة ، يتم فهرسة كل كتاب برقم كتالوج ويتم ترميزه مكانيًا مع موقع محدد على رف الكتب. بشكل مشابه ، في DEL ، يتم إرفاق كل مركب كيميائي بعلامة DNA فريدة ، والتي تعمل بمثابة "رقم الكتالوج" لتسجيل المعلومات الهيكلية للمركب. باستخدام ترميز الحمض النووي ، يمكن خلط جميع مركبات المكتبة وفحصها مقابل الهدف في وقت واحد لاكتشاف تلك التي يمكنها تعديل الوظائف البيولوجية للهدف ، على سبيل المثال تثبيط البروتينات النشطة بشكل شاذ في السرطانات الخبيثة. يمكن أن تحتوي DELs على أعداد كبيرة بشكل مذهل من مركبات الاختبار (المليارات أو حتى التريليونات) ، ويمكن إجراء فحص DEL في بضع ساعات فقط في مختبر كيميائي عادي. اليوم ، تم اعتماد DEL على نطاق واسع من قبل جميع الصناعات الدوائية الرئيسية تقريبًا في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك ، واجه DEL أيضًا صعوبات كبيرة في استجواب بروتينات الغشاء على الخلايا الحية.

2 النتائج الرئيسية: التتبع والتعزيز

هناك نوعان من العقبات التي تغلب عليها الفريق لتمكين تطبيق DEL على الخلايا الحية. أولاً ، سطح الخلية ليس شكلًا محدبًا أملسًا مثل البالون ، فهو معقد للغاية مع مئات من الجزيئات الحيوية المختلفة ذات الطوبولوجيا الوعرة ، وبالتالي فإن تحديد الهدف المطلوب على سطح الخلايا يشبه العثور على شجرة واحدة في غابة استوائية كثيفة. تغلب الفريق على مشكلة "الخصوصية المستهدفة" هذه باستخدام طريقة طوروها سابقًا: وسم التقارب المبرمج بالحمض النووي (DPAL). تستخدم هذه الطريقة نظام مسبار قائم على الحمض النووي يمكنه على وجه التحديد توصيل علامة DNA إلى البروتين المطلوب على الخلايا الحية ، وتعمل علامة DNA كمنارة لتوجيه فحص DEL المحدد للهدف. بعبارة أخرى ، قام الفريق أولاً بتثبيت "متتبع" على الهدف لتحقيق خصوصية الفحص.

التحدي الثاني هو وفرة الهدف. عادة ، توجد بروتينات الغشاء في النانومولار لتركيز منخفض الميكرومولار ، وهو أقل بكثير من تركيز الميكرومولار العالي اللازم لالتقاط جزء ضئيل من المجلدات بين مليارات المواد غير الرابطة في المكتبة. لحل هذه المشكلة ، استخدم الفريق استراتيجية جديدة باستخدام التسلسلات التكميلية في علامة الحمض النووي على البروتين المستهدف والمكتبة الفعلية ، بحيث يمكن للمكتبة التهجين بالقرب من الهدف ، وبالتالي "تعزيز" التركيز الفعال للبروتين المستهدف . بعبارة أخرى ، لا يمكن لـ "المقتفي" أن يساعد المكتبة في تحديد الهدف فحسب ، بل يمكنه أيضًا إنشاء قوة جذابة لتركيز المكتبة حول الهدف ، وعدم تشتيت انتباهها من قبل السكان غير الملزمين.

في المنشور ، أبلغ الفريق عن تطوير منهجيتهم التفصيلية ، كما أظهروا عمومية وأداء هذه الطريقة من خلال فحص مكتبة تحتوي على 30.42 مليون مركب ضد مستقبلات حمض الفوليك (FR) ، و Carbonic anhydrase 12 (CA-12) ، والبشرة. مستقبل عامل النمو (EGFR) على الخلايا الحية ، كلها أهداف مهمة في اكتشاف الأدوية المضادة للسرطان. من المتوقع أن يتم تطبيق هذا النهج على نطاق واسع على العديد من بروتينات الغشاء. على سبيل المثال ، يمكن إعادة النظر في أهداف الأدوية التقليدية ، مثل GPCRs والقنوات الأيونية ، في إعداد الخلية الحية لتحديد فرص اكتشاف الأدوية الجديدة من خلال تسخير قوة DEL.

قال الدكتور Xiaoyu Li: "نتوقع أن فائدة هذه الطريقة لا تقتصر على اكتشاف الأدوية ، ولكن أيضًا في البحث الأكاديمي لاستكشاف أنظمة بيولوجية صعبة ، مثل معقدات البروتين الغشائي القسيمي واتصالات الخلايا الخلوية".

قال المؤلف المشارك البروفيسور Yizhou Li من جامعة Chongqing: "هذه الطريقة لديها القدرة على تسهيل اكتشاف الأدوية لبروتينات الغشاء مع قوة التنوع الكيميائي الكبير والمعقد من مكتبات كيميائية مشفرة بالحمض النووي." وأضاف المؤلف المشارك البروفيسور يان كاو من الجامعة الطبية العسكرية الثانية في شنغهاي: "هذه التكنولوجيا هي أداة فعالة لتوصيف التفاعل مع الهدف الترابطي ، فهي ستلقي ضوءًا جديدًا على تطوير طرق الفرز عالية الإنتاجية ، وبالتالي تسهل صيد الروابط. استهداف بروتينات الغشاء. "


شكر وتقدير

نحن ممتنون لـ J. Tesmer للمساعدة في إعداد الجدول التكميلي 1. تم تمويل هذا العمل من قبل المجلس الوطني للبحوث الصحية والطبية في أستراليا (NHMRC) (رقم منحة البرنامج APP1055134). د. و A.G. هما زملاؤان في جائزة مجلس البحوث الأسترالي لاكتشاف الوظائف المبكرة ، P.M.S. زميل أبحاث رئيسي في NHMRC و A.C. زميل أبحاث رئيسي أول في NHMRC.

معلومات المراجع

طبيعة سجية شكر أ. جزايري ، ر. ليفكوفيتز وأ. مانجليك لمساهمتهم في مراجعة النظراء لهذا العمل.


يقوم الكيميائيون والمتعاونون بتطوير استراتيجية جديدة لاكتشاف الأدوية لأهداف عقاقير "غير قابلة للتدمير"

رسم توضيحي للعمل: يُمكِّن وضع العلامات على التقارب المبرمج من الحمض النووي (DPAL) من الفحص المباشر للمكتبات الكيميائية المشفرة بالحمض النووي (DELs) ضد أهداف البروتين الغشائي على الخلايا الحية لخلق فرص جديدة لاكتشاف الأدوية.

قام فريق بحثي بقيادة الدكتور Xiaoyu Li من قسم أبحاث الكيمياء ، كلية العلوم ، بالتعاون مع البروفيسور Yizhou Li من كلية العلوم الصيدلانية ، جامعة Chongqing والبروفيسور Yan Cao من كلية الصيدلة ، الجامعة الطبية العسكرية الثانية في شنغهاي. طورت طريقة جديدة لاكتشاف الأدوية تستهدف بروتينات الغشاء على الخلايا الحية.

تلعب بروتينات الغشاء أدوارًا مهمة في علم الأحياء ، والعديد منها أهداف عالية القيمة يتم السعي وراءها بشكل مكثف في صناعة المستحضرات الصيدلانية. توفر الطريقة التي طورها فريق الدكتور لي طريقة فعالة لاكتشاف الروابط والمثبطات الجديدة ضد بروتينات الغشاء ، والتي لا تزال مستعصية إلى حد كبير على الأساليب التقليدية. تم نشر تطوير المنهجية وتطبيقاتها الآن فيكيمياء الطبيعة، وهي مجلة كيمياء مرموقة من إعداد طبيعة سجية مجموعة النشر (NPG).

تؤدي بروتينات الغشاء الموجودة على سطح الخلية عددًا لا يحصى من الوظائف البيولوجية الحيوية لبقاء الخلايا والكائنات الحية. ليس من المستغرب أن ترتبط العديد من الأمراض البشرية بوظائف بروتين الغشاء الشاذ. في الواقع ، تمثل بروتينات الغشاء أكثر من 60٪ من أهداف جميع أدوية الجزيئات الصغيرة المعتمدة من قِبل إدارة الأغذية والعقاقير (FDA). تعتبر عائلة المستقبلات المقترنة ببروتين G (GPCR) وحدها ، باعتبارها أكبر فئة من مستقبلات سطح الخلية ، أهدافًا لـ

34٪ من الأدوية السريرية. ومع ذلك ، على الرغم من الأهمية ، فإن اكتشاف الأدوية ضد بروتينات الغشاء يمثل تحديًا ملحوظًا ، ويرجع ذلك أساسًا إلى الخاصية الخاصة لموائلها الطبيعية: غشاء الخلية. علاوة على ذلك ، يصعب أيضًا دراسة بروتينات الغشاء في شكل معزول ، لأنها تميل إلى فقدان الميزة الخلوية الأساسية وقد يتم تعطيلها. في الواقع ، لطالما اعتبرت بروتينات الغشاء نوعًا من الأهداف "غير القابلة للتدمير" في صناعة المستحضرات الصيدلانية.

في السنوات الأخيرة ، ظهرت مكتبة كيميائية مشفرة بالحمض النووي (DEL) وأصبحت تقنية قوية لفحص الأدوية. للتبسيط ، يمكننا استخدام مكتبة كتب كمثال. في المكتبة ، يتم فهرسة كل كتاب برقم كتالوج ويتم ترميزه مكانيًا مع موقع محدد على رف الكتب. بشكل مشابه ، في DEL ، يتم إرفاق كل مركب كيميائي بعلامة DNA فريدة ، والتي تعمل بمثابة "رقم الكتالوج" لتسجيل المعلومات الهيكلية للمركب. باستخدام ترميز الحمض النووي ، يمكن خلط جميع مركبات المكتبة وفحصها مقابل الهدف في وقت واحد لاكتشاف تلك التي يمكنها تعديل الوظائف البيولوجية للهدف ، على سبيل المثال تثبيط البروتينات النشطة بشكل شاذ في السرطانات الخبيثة. يمكن أن تحتوي DELs على أعداد كبيرة بشكل مذهل من مركبات الاختبار (المليارات أو حتى التريليونات) ، ويمكن إجراء فحص DEL في بضع ساعات فقط في مختبر كيميائي عادي. اليوم ، تم اعتماد DEL على نطاق واسع من قبل جميع الصناعات الدوائية الرئيسية تقريبًا في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك ، واجه DEL أيضًا صعوبات كبيرة في استجواب بروتينات الغشاء على الخلايا الحية.

2 النتائج الرئيسية: التتبع والتعزيز

هناك نوعان من العقبات التي تغلب عليها الفريق لتمكين تطبيق DEL على الخلايا الحية. أولاً ، سطح الخلية ليس شكلًا محدبًا أملسًا مثل البالون ، فهو معقد للغاية مع مئات من الجزيئات الحيوية المختلفة ذات الطوبولوجيا الوعرة ، وبالتالي فإن تحديد الهدف المطلوب على سطح الخلايا يشبه العثور على شجرة واحدة في غابة استوائية كثيفة. تغلب الفريق على مشكلة "الخصوصية المستهدفة" هذه باستخدام طريقة طوروها سابقًا: وسم التقارب المبرمج بالحمض النووي (DPAL). تستخدم هذه الطريقة نظام مسبار قائم على الحمض النووي يمكنه على وجه التحديد توصيل علامة DNA إلى البروتين المطلوب على الخلايا الحية ، وتعمل علامة DNA كمنارة لتوجيه فحص DEL المحدد للهدف. بعبارة أخرى ، قام الفريق أولاً بتثبيت "متتبع" على الهدف لتحقيق خصوصية الفحص.

التحدي الثاني هو وفرة الهدف. عادة ، توجد بروتينات الغشاء في النانومولار لتركيز منخفض الميكرومولار ، وهو أقل بكثير من تركيز الميكرومولار العالي اللازم لالتقاط جزء ضئيل من المجلدات بين مليارات المواد غير الرابطة في المكتبة. لحل هذه المشكلة ، استخدم الفريق استراتيجية جديدة باستخدام التسلسلات التكميلية في علامة الحمض النووي على البروتين المستهدف والمكتبة الفعلية ، بحيث يمكن للمكتبة التهجين بالقرب من الهدف ، وبالتالي "تعزيز" التركيز الفعال للبروتين المستهدف . بعبارة أخرى ، لا يمكن لـ "المقتفي" أن يساعد المكتبة في تحديد الهدف فحسب ، بل يمكنه أيضًا إنشاء قوة جذابة لتركيز المكتبة حول الهدف ، وعدم تشتيت انتباهها من قبل السكان غير الملزمين.

في المنشور ، أبلغ الفريق عن تطوير منهجيتهم التفصيلية ، كما أظهروا عمومية وأداء هذه الطريقة من خلال فحص مكتبة تحتوي على 30.42 مليون مركب ضد مستقبلات الفولات (FR) ، و Carbonic anhydrase 12 (CA-12) ، والبشرة. مستقبل عامل النمو (EGFR) على الخلايا الحية ، كلها أهداف مهمة في اكتشاف الأدوية المضادة للسرطان. من المتوقع أن ينطبق هذا النهج على نطاق واسع على العديد من بروتينات الغشاء. على سبيل المثال ، يمكن إعادة النظر في أهداف الأدوية التقليدية ، مثل GPCRs والقنوات الأيونية ، في إعداد الخلية الحية لتحديد فرص اكتشاف الأدوية الجديدة من خلال تسخير قوة DEL.

قال الدكتور شياويو لي: "نتوقع أن فائدة هذه الطريقة لا تقتصر على اكتشاف الأدوية ، ولكن أيضًا في البحث الأكاديمي لاستكشاف أنظمة بيولوجية صعبة ، مثل معقدات البروتين الغشائي القسيمي واتصالات الخلايا الخلوية".

قال المؤلف المشارك البروفيسور Yizhou Li من جامعة Chongqing: "هذه الطريقة لديها القدرة على تسهيل اكتشاف الأدوية لبروتينات الغشاء مع قوة التنوع الكيميائي الكبير والمعقد من مكتبات كيميائية مشفرة بالحمض النووي." وأضاف المؤلف المشارك البروفيسور يان كاو من الجامعة الطبية العسكرية الثانية في شنغهاي: "هذه التكنولوجيا هي أداة فعالة لتوصيف التفاعل مع الهدف الترابطي ، فهي ستلقي ضوءًا جديدًا على تطوير طرق الفرز عالية الإنتاجية ، وبالتالي تسهل صيد الروابط. استهداف بروتينات الغشاء. "


خيارات الوصول

احصل على الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو وصول كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


مقدمة

يبدأ العرض الكلاسيكي لإشارات البروتين G بحافز خارج الخلية. مجموعة واسعة من الجزيئات ، بما في ذلك الفوتونات والذرات المفردة (على سبيل المثال البروتونات والكالسيوم) ، الروائح ، الأمينات الحيوية (على سبيل المثال الأدرينالين والدوبامين) ، فسفوليبيدات ، هرمونات بروتين سكري ، وحتى إنزيمات (على سبيل المثال ثرومبين) ، عن طريق مستقبلات البروتين G. بمجرد تنشيطها ، تعمل هذه المستقبلات على إشراك متغاير البروتين G ، أو في بعض الحالات & # x003b2-stopins. تتبادل بروتينات G الناتج المحلي الإجمالي لـ GTP ، وتبدأ الوحدات الفرعية المنفصلة & # x003b1 و & # x003b2 / & # x003b3 عمليات كيميائية حيوية داخل الخلية ، ومعظمها تقليديًا إنتاج الرسل الثاني مثل cAMP.

مجلة الكيمياء البيولوجية لديها تقليد عريق في نشر الأوراق حول GPCRs ، بروتينات 2 G ، والمنظمين. على سبيل المثال ، تعمل بروتينات RGS (منظمات إشارات البروتين G) على تسريع التحلل المائي لـ GTP ، وبالتالي فهي تعمل في مواجهة المستقبلات للحد من نقل الإشارة. ركز الكثير من هذه الأدبيات على الجوانب الميكانيكية لوظيفة البروتين G أو تعديله ، مع إيلاء اهتمام أقل لحركة وتوزيع البروتينات المكونة داخل الخلية. بالنظر إلى أن معظم الهرمونات والناقلات العصبية لا يمكنها عبور غشاء البلازما ، بدا من الطبيعي أن نفترض أن المستقبلات وبروتينات G يجب أن تتواجد أيضًا في غشاء البلازما لكي تعمل. يُعتقد أن البروتينات الموجودة في مكان آخر تمر بمرحلة انتقالية ، إما إلى أو من موقع عملها الأساسي. ومع ذلك ، فمن المعروف منذ فترة طويلة أن عائلة واحدة على الأقل من GPCRs ، مستقبلات الضوء التي يجسدها رودوبسين ، ليست على سطح الخلية ولكنها معبأة بكثافة داخل شكل بيضاوي & # x0201cdiscs & # x0201d داخل الخلايا العصوية والمخروطية لشبكية العين . وبالتالي فإن بعض المستقبلات المقترنة ببروتين G تعمل بشكل أساسي من داخل الخلية. تم توسيع هذا العرض من خلال النتائج الأخيرة التي تركز على سلسلة المعاينات المصغرة هذه. المقالات المساهمة هي من ثلاثة مختبرات رائدة كل منها رائد في مجال تخصصه.

أول عرض مصغر في السلسلة قام به Terri Clister و Sohum Mehta و Jin Zhang (1). تبدأ هذه المقالة بملخص لطيف لإشارات بروتين G ، بما في ذلك رؤى جديدة حول كيفية تنظيم وظيفة البروتين G في المكان والزمان. استفاد الكثير من العمل الذي يصفونه من تطوير أجهزة استشعار حيوية حساسة ومتعددة الاستخدامات. بشكل عام ، تتكون هذه من بروتينات أو شظايا بروتين تنبعث منها إشارة ضوئية (عادة ما تكون فلورية) بناءً على التغيرات في النشاط الكيميائي الحيوي. عندما يتم إقران هذه المستشعرات الحيوية مع الفحص المجهري عالي الدقة ، يمكنها الكشف عن معلومات مكانية وزمنية مفصلة للغاية حول التغيرات الجزيئية داخل الخلية ، مثل التي تحدث عندما تتحرك الخلية نحو منبه متدرج. توفر هذه الأدوات معلومات غالبًا ما تُفقد في البيانات المجمعة من التحليل الكيميائي الحيوي ، وقد بدأت في الكشف عن تباين كبير من خلية إلى أخرى في الاستجابة للمنبهات. يصف المؤلفون تصميم المستشعر الحيوي الحالي ، ويستمرون في تقديم أمثلة محددة عن أجهزة الاستشعار الحيوية المستخدمة لرصد تنشيط مستقبلات وبروتين G (أو توقف) ، والانتقال من وإلى غشاء البلازما ، والإنتاج الموضعي للرسائل الكيميائية الثانية. أخيرًا ، ناقشوا الجهود الجديدة لمعالجة العمليات الخلوية ، على سبيل المثال استخدام GPCRs التي يتم تنشيطها بالضوء لاستهداف تنشيط بروتين G داخل جزء ضيق من الخلية. إن القدرة على قياس إشارات بروتين G وتنشيطها محليًا ستعمل بالتأكيد على تعزيز فهمنا لتدرجات إشارات الخلية ، خارج الخلية وداخلها.

الورقة الثانية من السلسلة كتبها نيكوليتا جي تسفيتانوفا وروشاناك إيران نجاد ومارك فون زاسترو (2). يركز هؤلاء المؤلفون على تهريب البروتين GPCR و G إلى الحيز الداخلي. إنهم يحددون آلية حيث يؤدي استيعاب المستقبلات المنشطة إلى & # x0201csecond wave & # x0201d من إشارات بروتين G من الجسيمات الداخلية. أشارت الدراسات الجينية القديمة في الخميرة وكذلك الدراسات الدوائية في زراعة خلايا الثدييات إلى دور تجمعات الغشاء الداخلي لبروتينات G المنشطة. يأتي الدليل المباشر على تنشيط البروتين GPCR و G في الإندوسومات من العمل الأخير الذي قامت به مجموعة von Zastrow. قاموا بتكييف شظايا الجسم المضاد ذات المجال الواحد ، والتي تم تطويرها في الأصل لتثبيت GPCRs المنشط وبروتينات G لغرض علم البلورات بالأشعة السينية ، كمستشعرات حيوية مشفرة وراثيًا. عندما تم استخدام هذه الأجزاء بالاقتران مع التصوير الفلوري للخلايا الحية ، لاحظ هؤلاء الباحثون موجتين من التنشيط ، واحدة في غشاء البلازما والأخرى ، موجة أكثر ثباتًا في الجسيمات الداخلية. ترتبط موجات تنشيط البروتين هذه بموجات إنتاج المرسل الثاني ، وتُظهر هاتان القرائتان حساسيات مماثلة لمثبطات الالتحام وانسحاب ناهض. تتحدى هذه النتائج الآراء الراسخة التي تساوي الالتقام الخلوي للمستقبلات بإزالة التحسس. بالنظر إلى أن العديد من العمليات الفسيولوجية تعتمد على توقيت وموقع الإشارات داخل الخلايا ، فإن فهم هذه العمليات له أهمية قصوى في علم وظائف الأعضاء وعلم العقاقير.

المقال الثالث بقلم ميكيل جارسيا ماركوس وبراديبتا غوش ومارلين جي فاركوهار (3). يركز هؤلاء المؤلفون على الوظائف الجديدة لـ GIV (المعروفة أيضًا باسم Girdin) ، وهي واحدة من مجموعة البروتينات الموسعة التي تنشط بروتينات G ولكنها غير موضعية في غشاء البلازما ولا تشبه GPCRs النموذجية. يوجد GIV في الغالب في الأغشية الداخلية ، وليس في غشاء البلازما ، ويتم تنشيطه بواسطة مستقبلات التيروزين كينازات ، بدلاً من GPCRs. على الرغم من أن التفاصيل الآلية لا تزال قيد التفسير ، إلا أن هناك بيانات وراثية مقنعة للإشارة إلى دور رئيسي لـ GIV في هجرة الخلايا وفي تطور ورم خبيث السرطان ، وكذلك التهاب الكلية وتليف الكبد.

ماذا تعني هذه النتائج للكيميائيين البيولوجية؟ نظرًا للتاريخ الطويل لـ GPCRs ، وكذلك لمستقبلات التيروزين كينازات ، كأهداف للأدوية ، هناك سبب منطقي قوي للتحقيق في المنشطات غير المستقبلة كأهداف محتملة للأدوية أيضًا. في الواقع ، كانت جهود اكتشاف الأدوية السابقة مبنية على وجهات نظر طويلة الأمد ربما لم تعد صالحة تمامًا. مع الأدلة الناشئة على منشطات بروتينات G التي ليست مستقبلات ، والتي لا توجد حتى في غشاء البلازما ، ربما يمكننا أن نتطلع إلى & # x0201csecond wave & # x0201d من الاكتشافات المتعلقة بالبروتين G داخل صفحات مجلة Journal of Biological كيمياء.


مثال 4: تكييف الفحص مع عينة بيولوجية

يتم تثبيت قالب RNA للتحكم في دعم قوي من أجل إنشاء نظام اصطناعي. يتم إجراء الفحص باستخدام T4 DNA ligase ، والذي يمكنه إصلاح النكات في هجين DNA / RNA. يتم إجراء فحوصات على شرائح متطابقة ، أو أقسام مختلفة من نفس الشريحة ، حيث يتم في حالة واحدة تقييم gDNA وفي RNA الآخر. عند فحص gDNA ، يمكن معالجة الشريحة باستخدام RNase ، وعند فحص RNA ، تتم معالجة الشريحة مسبقًا باستخدام DNase. يتم تأكيد نتائج الفحص عن طريق استخراج جدنا أو الحمض النووي الريبي وتحديد الكميات النسبية بواسطة qPCR أو RT-qPCR على التوالي.

من أجل جعل فحوصات RNA الخاصة بقسم الأنسجة مفيدة قدر الإمكان ، يتم استخدام المعلومات الموجودة مسبقًا حول مستويات التعبير في أنسجة معينة لاستهداف النصوص عبر مجموعة من الوفرة في تصميم الفحص. يتم استهداف كل من النصوص عالية الوفرة ، بالإضافة إلى بعض النصوص ذات الوفرة المتوسطة والمنخفضة ، لتمكين التقييم الأولي لخصائص الأداء الكمي للمقايسة.


شاهد الفيديو: Signal Transduction Pathways (شهر اكتوبر 2022).