Informasi

GPCR yang Disandikan Secara Spasial?

GPCR yang Disandikan Secara Spasial?


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.

Saya membaca makalah ini, dan saya sudah tersesat dalam hal apa yang mereka maksud dengan pensinyalan GPCR yang dikodekan secara spasial.

Perdagangan reseptor berpasangan protein G (GPCRs) adalah salah satu bidang yang paling menarik dalam biologi sel karena kemajuan terbaru yang menunjukkan bahwa pensinyalan GPCR dikodekan secara spasial.


Beberapa GPCR tampaknya mengatur laju endositiknya sendiri melalui modulasi pematangan clathrin-coated pit (CCP).12-14 Regulasi ini, yang dapat berbeda antara ligan yang bekerja pada GPCR yang sama, merupakan metode tambahan yang dapat digunakan untuk mensinyalkan GPCR dikodekan secara spasial.

Bagaimana pensinyalan dapat dikodekan secara spasial?


Bagaimana pensinyalan (GPCR) dapat dikodekan secara spasial?

Penjelasan singkat: Selama endositosis reseptor berpasangan protein G dapat dibatasi secara spasial.

Makalah Anda mengacu pada: "Memenuhi janji "bias" agonis reseptor berpasangan protein G", oleh Luttrell LM, Maudsley S, dan Bohn LM, di Mol Pharmacol. 2015;88(3): 579-588. https://doi.org/10.1124/mol.115.099630.

Abstrak: Fakta bahwa lebih dari 30% obat-obatan saat ini menargetkan reseptor berpasangan protein G heptahelik (GPCRs) membuktikan kemampuannya sebagai target obat. Meskipun pengembangan obat GPCR secara tradisional berfokus pada agonis dan antagonis konvensional, apresiasi yang berkembang bahwa GPCR memediasi efek yang relevan secara fisiologis melalui efektor protein G dan protein non-G telah mendorong pencarian ligan yang dapat "membiaskan" pensinyalan hilir mendukung satu atau proses lainnya. Ligan bias adalah entitas baru dengan profil pensinyalan berbeda yang ditentukan oleh struktur ligan, dan prospek potensial ligan bias sebagai obat yang lebih baik telah diumumkan secara pleonastis. Memang, studi bukti konsep praklinis telah menunjukkan bahwa protein G dan ligan selektif jalur arrestin dapat mempromosikan efek menguntungkan in vivo sementara secara bersamaan menentang yang merusak. Namun seiring dengan peluang, muncul kompleksitas tambahan dan tantangan baru untuk penemuan obat. Jika ligan dapat menjadi bias, maka klasifikasi ligan menjadi bergantung pada pengujian, dan pendekatan penyaringan yang lebih bernuansa diperlukan untuk menangkap kemanjuran ligan di beberapa dimensi pensinyalan. Selain itu, karena repertoar pensinyalan ligan bias berbeda dari agonis asli, respons yang tidak terduga dapat muncul in vivo saat sinyal tidak seimbang ini merambat.".

Penjelasan yang relatif sederhana ditawarkan dalam makalah lain: "Temporal Bias: Time-Encoded Dynamic GPCR Signaling", oleh Manuel Grundmann dan Evi Kostenis DOI: https://doi.org/10.1016/j.tips.2017.09.004:

Gagasan bahwa informasi tidak hanya dikodekan oleh kimia komponen pensinyalan tetapi juga oleh kemunculan spasial dan temporal mereka, memunculkan istilah 'pensinyalan spatiotemporal'. $^{[3]}$. Transduksi sinyal dengan demikian dapat dikategorikan ke dalam setidaknya tiga dimensi, (i) kualitas (zat mana yang ambil bagian), (ii) ruang (di mana peristiwa itu terjadi) dan (iii) waktu (ketika peristiwa itu terjadi). Interaksi antara dimensi-dimensi ini selanjutnya akan disebut sebagai 'pensinyalan dinamis' atau 'dinamika pensinyalan'. Pensinyalan dinamis mengakar kuat dalam transduksi sinyal GPCR karena semakin banyak laporan memberi kita gambaran sekilas tentang aspek spatiotemporal dari fungsi reseptor $^{[4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]}$.".

[3]Kholodenko B.N. dkk. Memberi isyarat balet dalam ruang dan waktu. Nat. Pdt Mol. Biol Sel. 2010; 11: 414-426

[4]Irannejad R. Selektivitas fungsional aksi obat yang diarahkan GPCR melalui bias lokasi. FASEB J. 2017; 31 (664.2)

[5]Mullershausen F. dkk. Pensinyalan persisten yang diinduksi oleh FTY720-fosfat dimediasi oleh reseptor S1P1 yang diinternalisasi. Nat. Kimia Biol. 2009; 5: 428-434

[6]Irannejad R. dkk. Biosensor konformasional mengungkapkan pensinyalan GPCR dari endosom Alam. 2013; 495: 534-538

[7]Eichel K. dkk. -Arrestin menggerakkan pensinyalan MAP kinase dari struktur berlapis clathrin setelah disosiasi GPCR Nat. Biol Sel. 2016; 18: 303-310.

[8]Thomsen A.R. dkk. GPCR-G protein-β-arrestin super-kompleks memediasi pensinyalan protein G yang berkelanjutan. Sel. 2016; 166: 907-919

[9]Jean-Alphonse F.G. dkk. Kontrol reseptor 2-adrenergik dari pensinyalan reseptor PTH endosom melalui Gβγ. Nat. Kimia Biol. 2016; 13: 259-261

[10]Lokalisasi membran plasma dari reseptor -opioid mengontrol pensinyalan spatiotemporal. Sci. Sinyal. 2016; 9: ra16

Lihat: "Pengkodean spasial pensinyalan GPCR dalam sistem saraf", oleh Zara Y Weinberg, Stephanie E Crilly dan Manojkumar A Puthenveedu, DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceb.2018.12.006:

Beberapa GPCR, termasuk reseptor yang sebelumnya dianggap memberi sinyal terutama dari permukaan sel, baru-baru ini terbukti memberi sinyal dari banyak kompartemen intraseluler. mendikte konsekuensi hilir yang berbeda.".

Selama endositosis reseptor berpasangan protein G dapat dibatasi secara spasial.

Lihat: "Resolusi spasial pensinyalan cAMP oleh soluble adenylyl cyclase", oleh Giusi Caldieri dan Sara Sigismund DOI: https://doi.org/10.1083/jcb.201606123 yang menawarkan gambar yang mudah dipahami:

Gambar 1. Kontrol spasial dan temporal pensinyalan GPCR oleh AC. Dalam neuron hipokampus, CRHR1, setelah berikatan dengan CRH agonis, mengaktifkan kompleks protein G trimerik, yang terdiri dari subunit , , dan . Subunit Gα stimulator dilepaskan dan mengaktifkan produksi tmAC dan cAMP (Irannejad dan von Zastrow, 2014). Secara paralel, GPCR yang diaktifkan juga dapat menginduksi Ca . lokal$^{2+}$ pelepasan yang mengaktifkan sAC, diikuti dengan peningkatan kadar cAMP (Inda et al., 2016). (1) Kedua sumber cAMP di PM ini berkontribusi pada fase awal aktivasi ERK melalui protein efektor kinase A (PKA) dan EPAC (Inda et al., 2016). GPCR yang diaktifkan setelah dilepaskan dari protein G difosforilasi dan merekrut -arrestin (β-ARR) untuk diinternalisasi melalui lubang berlapis clathrin (CCP; Irannejad dan von Zastrow, 2014). (2) Di stasiun endosom, GPCR mengaktifkan sAC untuk memicu gelombang kedua produksi cAMP dan untuk mempertahankan pensinyalan Erk dengan cara yang bergantung pada EPAC. Aktivasi sAC pada PM dan pada endosom membutuhkan Ca$^{2+}$ dan bikarbonat (tidak digambarkan untuk kesederhanaan; Inda et al., 2016). Kaskade pensinyalan yang mengarah ke Ca$^{2+}$ dan pelepasan bikarbonat (khususnya di stasiun endosom) dan mekanisme kerja yang tepat dari sAC tidak sepenuhnya dicirikan. Berbagai bentuk AC, dan gradien cAMP yang dihasilkan olehnya, digambarkan dalam warna yang berbeda untuk menyoroti peran mereka yang berbeda. Apakah kekhususan ini mencerminkan isoform dan/atau regulasi yang berbeda masih harus diklarifikasi.

"Pekerjaan yang dilaporkan oleh Inda et al. dalam masalah ini mengintegrasikan dan memperluas pengetahuan kami yang muncul tentang pensinyalan GPCR lokal pada tingkat endosom. Dalam pekerjaan sebelumnya, penulis ini menunjukkan bahwa aktivasi Erk oleh pensinyalan reseptor hormon pelepas kortikotropin 1 (CRHR1) adalah biphasic, dengan respons awal yang berasal dari PM dan respons lambat yang bergantung pada endositosis (Bonfiglio et al., 2013).Dalam karya baru mereka, Inda et al. (2016) memperkuat temuan ini, menunjukkan bahwa sumber cAMP yang berbeda berbeda terlibat dalam dua fase pensinyalan Erk. Sedangkan tmAC dan sAC keduanya berkontribusi pada respons pensinyalan Erk akut, sAC secara khusus terlibat dalam fase "endositik" pensinyalan Erk yang berkelanjutan dalam sel saraf hipokampus (Gbr. 1).".

Catatan fase 1 dan 2, menargetkan satu fase atau lainnya, daripada tindakan berkelanjutan, dikodekan secara spasial.


G S sinyal dalam perkembangan tulang, homeostasis dan penyakit

Perkembangan kerangka dikontrol dengan sangat baik baik secara spasial maupun temporal oleh jaringan pensinyalan sel. GS adalah stimulator -subunit dalam kompleks protein G heterotrimerik yang mentransduksi sinyal reseptor berpasangan G-protein (GPCRs), yang bertanggung jawab untuk mengendalikan perkembangan kerangka dan homeostasis. GS, dikodekan oleh gen GNAS pada manusia, memainkan peran penting dalam perkembangan kerangka dan homeostasis dengan mengatur komitmen, diferensiasi dan pematangan sel kerangka. GSpensinyalan yang dimediasi berinteraksi dengan jalur pensinyalan Wnt dan Hedgehog, keduanya merupakan pengatur penting perkembangan kerangka, remodeling, dan perbaikan cedera. Mutasi genetik yang mengganggu GαS fungsi menyebabkan gangguan manusia dengan cacat tulang yang parah, seperti displasia fibrosa tulang dan pembentukan tulang heterotopik. Bab ini berfokus pada peran penting GαS pensinyalan selama perkembangan tulang dan homeostasis, dan mekanisme patologis yang mendasari penyakit tulang yang disebabkan oleh mutasi GNAS.

Kata kunci: BMSC Bone Chondrocyte Fibrodysplasia GNAS Gα(s) Hedgehog signaling Heterotopic ossification Hypertrophy Intramembranous ossification McCune–Albright syndrome Osteoblast Osteoklas PKA Progressive osseous heteroplasia Wnt signaling cAMP.


Ahli kimia mengembangkan strategi penemuan obat baru untuk target obat yang 'tidak dapat disembuhkan'

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Dr Xiaoyu LI dari Divisi Penelitian Kimia, Fakultas Sains, bekerja sama dengan Profesor Yizhou LI dari Sekolah Ilmu Farmasi, Universitas Chongqing dan Profesor Yan CAO dari Sekolah Farmasi, Universitas Kedokteran Militer Kedua di Shanghai telah mengembangkan metode penemuan obat baru yang menargetkan protein membran pada sel hidup.

Protein membran memainkan peran penting dalam biologi, dan banyak dari mereka adalah target bernilai tinggi yang sedang dikejar secara intensif di industri farmasi. Metode yang dikembangkan oleh tim Dr Li menyediakan cara yang efisien untuk menemukan ligan dan inhibitor baru terhadap protein membran, yang sebagian besar tetap sulit untuk pendekatan tradisional. Pengembangan metodologi dan aplikasinya sekarang dipublikasikan di Kimia Alam.

Protein membran pada permukaan sel melakukan segudang fungsi biologis yang vital bagi kelangsungan hidup sel dan organisme. Tidak mengherankan, banyak penyakit manusia dikaitkan dengan fungsi protein membran yang menyimpang. Memang, protein membran mencapai lebih dari 60% dari target semua obat molekul kecil yang disetujui FDA. Superfamili reseptor berpasangan G-protein (GPCR) saja, sebagai kelas reseptor permukaan sel terbesar, adalah target

34% dari semua obat klinis. Namun, terlepas dari signifikansinya, penemuan obat terhadap protein membran sangat menantang, terutama karena sifat khusus dari habitat alami mereka: membran sel. Selain itu, protein membran juga sulit dipelajari dalam bentuk terisolasi, karena mereka cenderung kehilangan fitur seluler esensial dan dapat dinonaktifkan. Faktanya, protein membran telah lama dianggap sebagai jenis target yang "tidak dapat ditembus" dalam industri farmasi.

Dalam beberapa tahun terakhir, perpustakaan kimia yang disandikan DNA (DEL) telah muncul dan menjadi teknologi penyaringan obat yang kuat. Untuk mempermudah, kita dapat menggunakan perpustakaan buku sebagai contoh. Di perpustakaan, setiap buku diindeks dengan nomor katalog dan dikodekan secara spasial dengan lokasi tertentu di rak buku. Secara analog, dalam DEL, setiap senyawa kimia dilampirkan dengan tag DNA unik, yang berfungsi sebagai "nomor katalog" yang merekam informasi struktural senyawa tersebut. Dengan pengkodean DNA, semua senyawa perpustakaan dapat dicampur dan disaring terhadap target secara bersamaan untuk menemukan senyawa yang dapat memodulasi fungsi biologis target, mis. menghambat protein yang menyimpang aktif pada kanker ganas. DEL dapat mengandung sejumlah besar senyawa uji (miliaran atau bahkan triliunan), dan penyaringan DEL dapat dilakukan hanya dalam beberapa jam di laboratorium kimia biasa. Saat ini, DEL telah diadopsi secara luas oleh hampir semua industri farmasi besar di seluruh dunia. Namun, DEL juga mengalami kesulitan yang signifikan dalam menginterogasi protein membran pada sel hidup.

2 Temuan utama: Pelacakan dan Peningkatan

Ada dua rintangan yang telah diatasi tim untuk mengaktifkan aplikasi DEL pada sel hidup. Pertama, permukaan sel tidak berbentuk cembung halus seperti balon, sangat kompleks dengan ratusan biomolekul berbeda dengan topologi yang kasar sehingga, menempatkan target yang diinginkan pada permukaan sel seperti menemukan satu pohon di hutan tropis yang lebat. Tim telah mengatasi masalah "target spesifisitas" ini dengan menggunakan metode yang mereka kembangkan sebelumnya: pelabelan afinitas terprogram DNA (DPAL). Metode ini menggunakan sistem probe berbasis DNA yang secara khusus dapat mengirimkan tag DNA ke protein yang diinginkan pada sel hidup, dan tag DNA berfungsi sebagai suar untuk mengarahkan skrining DEL spesifik target. Dengan kata lain, tim terlebih dahulu memasang "pelacak" pada target untuk mencapai kekhususan penyaringan.

Tantangan kedua adalah kelimpahan target. Biasanya, protein membran ada dalam konsentrasi nanomolar hingga mikromolar rendah, yang jauh di bawah konsentrasi mikromolar tinggi yang diperlukan untuk menangkap fraksi kecil pengikat di antara miliaran non-pengikat di perpustakaan. Untuk mengatasi masalah ini, tim menggunakan strategi baru dengan menggunakan urutan komplementer dalam tag DNA pada protein target dan perpustakaan sebenarnya, sehingga perpustakaan dapat hibridisasi dekat dengan target, sehingga "meningkatkan" konsentrasi efektif protein target. . Dengan kata lain, "pelacak" tidak hanya dapat membantu perpustakaan menemukan target, tetapi juga menciptakan kekuatan yang menarik untuk memusatkan perpustakaan di sekitar target, tidak terganggu oleh populasi yang tidak mengikat.

Dalam publikasi tersebut, tim melaporkan pengembangan metodologi terperinci mereka, dan mereka juga menunjukkan keumuman dan kinerja metode ini dengan menyaring pustaka 30,42 juta senyawa terhadap reseptor folat (FR), karbonat anhidrase 12 (CA-12), dan epidermal. reseptor faktor pertumbuhan (EGFR) pada sel hidup, semuanya merupakan target penting dalam penemuan obat anti kanker. Pendekatan ini diharapkan dapat diterapkan secara luas untuk banyak protein membran. Misalnya, target obat klasik, seperti GPCR dan saluran ion, dapat ditinjau kembali dalam pengaturan sel hidup untuk mengidentifikasi peluang penemuan obat baru dengan memanfaatkan kekuatan DEL.

"Kami berharap kegunaan metode ini tidak terbatas pada penemuan obat, tetapi juga dalam penelitian akademis untuk mengeksplorasi sistem biologis yang menantang, seperti kompleks protein membran oligomer dan komunikasi sel-sel," kata Dr Xiaoyu Li.

Penulis koresponden Profesor Yizhou Li dari Universitas Chongqing mengatakan: "Metode ini memiliki potensi untuk memfasilitasi penemuan obat untuk protein membran dengan kekuatan keragaman kimia yang besar dan kompleks dari perpustakaan kimia yang dikodekan DNA." Penulis koresponden Profesor Yan Cao dari Second Military Medical University di Shanghai menambahkan: "Teknologi ini adalah alat yang efektif untuk mengkarakterisasi interaksi ligan-target. Teknologi ini akan memberikan cahaya baru pada pengembangan metode penyaringan throughput tinggi, dan dengan demikian memfasilitasi penangkapan ligan. menargetkan protein membran."


Ucapan Terima Kasih

Kami berterima kasih kepada J. Tesmer atas bantuannya dalam menyiapkan Tabel Tambahan 1. Pekerjaan ini didanai oleh National Health and Medical Research Council of Australia (NHMRC) (Program Hibah nomor APP1055134). D.M.T. dan A.G. adalah Australian Research Council Discovery Early Career Research Award Fellows, P.M.S. adalah Peneliti Utama NHMRC dan A.C. adalah Peneliti Utama Senior NHMRC.

Informasi pengulas

Alam terima kasih A. Jazayeri, R. Lefkowitz dan A. Manglik atas kontribusinya terhadap peer review karya ini.


Ahli kimia dan kolaborator mengembangkan strategi penemuan obat baru untuk target obat yang "tidak dapat ditembus"

Ilustrasi grafis pekerjaan: Pelabelan afinitas terprogram DNA (DPAL) memungkinkan penyaringan langsung perpustakaan kimia yang dikodekan DNA (DEL) terhadap target protein membran pada sel hidup untuk menciptakan peluang penemuan obat baru.

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Dr. Xiaoyu Li dari Divisi Penelitian Kimia, Fakultas Sains, bekerja sama dengan Profesor Yizhou Li dari Sekolah Ilmu Farmasi, Universitas Chongqing dan Profesor Yan Cao dari Sekolah Farmasi, Universitas Kedokteran Militer Kedua di Shanghai telah mengembangkan metode penemuan obat baru yang menargetkan protein membran pada sel hidup.

Protein membran memainkan peran penting dalam biologi, dan banyak dari mereka adalah target bernilai tinggi yang sedang dikejar secara intensif di industri farmasi. Metode yang dikembangkan oleh tim Dr. Li memberikan cara yang efisien untuk menemukan ligan dan inhibitor baru terhadap protein membran, yang sebagian besar tetap sulit untuk pendekatan tradisional. Pengembangan metodologi dan aplikasinya sekarang dipublikasikan diKimia Alam, jurnal kimia bergengsi oleh Alam Grup Penerbitan (NPG).

Protein membran pada permukaan sel melakukan segudang fungsi biologis yang vital bagi kelangsungan hidup sel dan organisme. Tidak mengherankan, banyak penyakit manusia dikaitkan dengan fungsi protein membran yang menyimpang. Memang, protein membran mencapai lebih dari 60% dari target semua obat molekul kecil yang disetujui FDA. Superfamili reseptor berpasangan G-protein (GPCR) saja, sebagai kelas reseptor permukaan sel terbesar, adalah target

34% dari semua obat klinis. Namun, terlepas dari signifikansinya, penemuan obat terhadap protein membran sangat menantang, terutama karena sifat khusus dari habitat alami mereka: membran sel. Selain itu, protein membran juga sulit dipelajari dalam bentuk terisolasi, karena mereka cenderung kehilangan fitur seluler esensial dan dapat dinonaktifkan. Faktanya, protein membran telah lama dianggap sebagai jenis target yang "tidak dapat ditembus" dalam industri farmasi.

Dalam beberapa tahun terakhir, perpustakaan kimia yang disandikan DNA (DEL) telah muncul dan menjadi teknologi penyaringan obat yang kuat. Untuk mempermudah, kita dapat menggunakan perpustakaan buku sebagai contoh. Di perpustakaan, setiap buku diindeks dengan nomor katalog dan dikodekan secara spasial dengan lokasi tertentu di rak buku. Secara analog, dalam DEL, setiap senyawa kimia dilampirkan dengan tag DNA unik, yang berfungsi sebagai "nomor katalog" yang merekam informasi struktural senyawa tersebut. Dengan pengkodean DNA, semua senyawa perpustakaan dapat dicampur dan disaring terhadap target secara bersamaan untuk menemukan senyawa yang dapat memodulasi fungsi biologis target, mis. menghambat protein yang menyimpang aktif pada kanker ganas. DEL dapat mengandung sejumlah besar senyawa uji (miliaran atau bahkan triliunan), dan penyaringan DEL dapat dilakukan hanya dalam beberapa jam di laboratorium kimia biasa. Saat ini, DEL telah diadopsi secara luas oleh hampir semua industri farmasi besar di seluruh dunia. Namun, DEL juga mengalami kesulitan yang signifikan dalam menginterogasi protein membran pada sel hidup.

2 Temuan utama: Pelacakan dan Peningkatan

Ada dua rintangan yang telah diatasi tim untuk mengaktifkan aplikasi DEL pada sel hidup. Pertama, permukaan sel tidak berbentuk cembung halus seperti balon, sangat kompleks dengan ratusan biomolekul berbeda dengan topologi yang kasar sehingga, menempatkan target yang diinginkan pada permukaan sel seperti menemukan satu pohon di hutan tropis yang lebat. Tim telah mengatasi masalah "target spesifisitas" ini dengan menggunakan metode yang mereka kembangkan sebelumnya: pelabelan afinitas terprogram DNA (DPAL). Metode ini menggunakan sistem probe berbasis DNA yang secara khusus dapat mengirimkan tag DNA ke protein yang diinginkan pada sel hidup, dan tag DNA berfungsi sebagai suar untuk mengarahkan skrining DEL spesifik target. Dengan kata lain, tim terlebih dahulu memasang "pelacak" pada target untuk mencapai kekhususan penyaringan.

Tantangan kedua adalah kelimpahan target. Biasanya, protein membran ada dalam konsentrasi nanomolar hingga mikromolar rendah, yang jauh di bawah konsentrasi mikromolar tinggi yang diperlukan untuk menangkap fraksi kecil pengikat di antara miliaran non-pengikat di perpustakaan. Untuk mengatasi masalah ini, tim menggunakan strategi baru dengan menggunakan urutan komplementer dalam tag DNA pada protein target dan perpustakaan sebenarnya, sehingga perpustakaan dapat berhibridisasi dekat dengan target, sehingga "meningkatkan" konsentrasi efektif protein target. . Dengan kata lain, "pelacak" tidak hanya dapat membantu perpustakaan menemukan target, tetapi juga menciptakan kekuatan yang menarik untuk memusatkan perpustakaan di sekitar target, tidak terganggu oleh populasi yang tidak mengikat.

Dalam publikasi tersebut, tim melaporkan pengembangan metodologi terperinci mereka, dan mereka juga menunjukkan keumuman dan kinerja metode ini dengan menyaring pustaka 30,42 juta senyawa terhadap reseptor folat (FR), karbonat anhidrase 12 (CA-12), dan epidermal. reseptor faktor pertumbuhan (EGFR) pada sel hidup, semuanya merupakan target penting dalam penemuan obat anti kanker. Pendekatan ini diharapkan dapat diterapkan secara luas untuk banyak protein membran. Misalnya, target obat klasik, seperti GPCR dan saluran ion, dapat ditinjau kembali dalam pengaturan sel hidup untuk mengidentifikasi peluang penemuan obat baru dengan memanfaatkan kekuatan DEL.

"Kami berharap kegunaan metode ini tidak terbatas pada penemuan obat, tetapi juga dalam penelitian akademis untuk mengeksplorasi sistem biologis yang menantang, seperti kompleks protein membran oligomer dan komunikasi sel-sel," kata Dr Xiaoyu Li.

Penulis koresponden Profesor Yizhou Li dari Universitas Chongqing mengatakan: "Metode ini memiliki potensi untuk memfasilitasi penemuan obat untuk protein membran dengan kekuatan keragaman kimia yang besar dan kompleks dari perpustakaan kimia yang dikodekan DNA." Penulis koresponden Profesor Yan Cao dari Second Military Medical University di Shanghai menambahkan: "Teknologi ini adalah alat yang efektif untuk mengkarakterisasi interaksi ligan-target. Teknologi ini akan memberikan cahaya baru pada pengembangan metode penyaringan throughput tinggi, dan dengan demikian memfasilitasi penangkapan ligan. menargetkan protein membran."


Opsi akses

Dapatkan akses jurnal penuh selama 1 tahun

Semua harga adalah harga NETT.
PPN akan ditambahkan kemudian di checkout.
Perhitungan pajak akan diselesaikan saat checkout.

Dapatkan akses artikel terbatas atau penuh waktu di ReadCube.

Semua harga adalah harga NETT.


Pengantar

Pandangan klasik pensinyalan protein G dimulai dengan stimulus ekstraseluler. Sebuah array yang luas dari molekul, termasuk foton, atom tunggal (misalnya proton dan kalsium), bau, amina biogenik (misalnya epinefrin dan dopamin), fosfolipid, hormon glikoprotein, dan bahkan enzim (misalnya trombin), dideteksi oleh reseptor berpasangan protein G. Setelah diaktifkan, reseptor ini melibatkan heterotrimer protein G, atau dalam beberapa kasus β-arrestins. Protein G menukar GDP untuk GTP, dan subunit α dan β/γ yang terdisosiasi memulai proses biokimia di dalam sel, yang paling klasik adalah produksi second messenger seperti cAMP.

Journal of Biological Chemistry memiliki tradisi yang kaya dalam menerbitkan makalah tentang GPCR, protein 2 G, dan regulatornya. Misalnya, protein RGS (regulator pensinyalan protein G) mempercepat hidrolisis GTP, sehingga mereka bertindak berlawanan dengan reseptor untuk membatasi transduksi sinyal. Sebagian besar literatur ini berfokus pada aspek mekanistik dari fungsi atau modifikasi protein G, dengan sedikit perhatian diberikan pada pergerakan dan distribusi protein komponen di dalam sel. Mengingat bahwa sebagian besar hormon dan neurotransmiter tidak dapat melewati membran plasma, tampaknya wajar untuk mengasumsikan bahwa reseptor dan protein G juga harus berada di membran plasma agar dapat berfungsi. Protein yang terletak di tempat lain dianggap dalam perjalanan, baik ke atau dari tempat kerja utamanya. Namun, telah lama diketahui bahwa setidaknya satu keluarga GPCR, reseptor cahaya yang dicontohkan oleh rhodopsin, tidak berada di permukaan sel tetapi dikemas secara padat dalam 𠇍iscs” berbentuk oval di dalam sel batang dan sel kerucut retina. . Jadi setidaknya beberapa reseptor berpasangan protein G bertindak terutama dari dalam sel. Pandangan ini telah diperluas dengan temuan terbaru yang menjadi fokus dari seri minireview ini. Artikel yang disumbangkan berasal dari tiga laboratorium terkemuka yang masing-masing merupakan pionir di bidangnya masing-masing.

Minireview pertama dalam seri ini adalah oleh Terri Clister, Sohum Mehta, dan Jin Zhang (1). Artikel ini dimulai dengan ringkasan bagus tentang pensinyalan protein G, termasuk wawasan baru tentang bagaimana fungsi protein G diatur dalam ruang dan waktu. Banyak dari pekerjaan yang mereka gambarkan telah diuntungkan dari pengembangan biosensor yang sensitif dan serbaguna. Secara umum, ini terdiri dari protein atau fragmen protein yang memancarkan sinyal optik (biasanya berpendar) berdasarkan perubahan aktivitas biokimia. Ketika biosensor tersebut dipasangkan dengan mikroskop resolusi tinggi, mereka dapat mengungkapkan informasi spasial dan temporal yang sangat rinci tentang perubahan molekuler di dalam sel, seperti yang terjadi ketika sel bergerak menuju stimulus gradien. Alat-alat ini memberikan informasi yang sering hilang dalam data agregat dari analisis biokimia, dan mereka mulai mengungkapkan variasi sel-ke-sel yang dramatis dalam respons terhadap rangsangan. Para penulis menjelaskan desain biosensor saat ini, dan selanjutnya memberikan contoh spesifik dari biosensor yang digunakan untuk memantau reseptor dan aktivasi protein G (atau arrestin), translokasi ke dan dari membran plasma, dan produksi lokal pembawa pesan kedua kimia. Akhirnya, mereka membahas upaya baru untuk memanipulasi proses seluler, misalnya menggunakan GPCR yang diaktifkan cahaya untuk menargetkan aktivasi protein G dalam segmen sel yang sempit. Kemampuan untuk mengukur dan mengaktifkan pensinyalan protein G secara lokal pasti akan memajukan pemahaman kita tentang gradien pensinyalan sel, baik di luar maupun di dalam sel.

Makalah kedua dalam seri ini ditulis oleh Nicoleta G. Tsvetanova, Roshanak Irannejad, dan Mark von Zastrow (2). Para penulis ini fokus pada perdagangan protein GPCR dan G ke kompartemen endosom. Mereka menguraikan mekanisme di mana internalisasi reseptor teraktivasi mengarah ke “gelombang kedua” sinyal protein G dari endosom. Studi genetik yang lebih tua dalam ragi serta studi farmakologis dalam kultur sel mamalia telah menunjukkan peran kolam endomembran protein G teraktivasi. Bukti langsung untuk aktivasi protein GPCR dan G pada endosom berasal dari penelitian terbaru oleh kelompok von Zastrow. Mereka mengadaptasi fragmen antibodi domain tunggal, yang awalnya dikembangkan untuk menstabilkan GPCR yang diaktifkan dan protein G untuk tujuan kristalografi sinar-x, sebagai biosensor yang dikodekan secara genetik. Ketika fragmen-fragmen ini digunakan bersama dengan pencitraan fluoresensi sel hidup, para peneliti ini melihat dua gelombang aktivasi, satu di membran plasma dan gelombang kedua, lebih berkelanjutan, di endosom. Gelombang aktivasi protein ini berkorelasi dengan gelombang produksi second messenger, dan kedua pembacaan ini menunjukkan kepekaan yang sama terhadap inhibitor endositik dan penghentian agonis. Temuan ini menantang pandangan lama yang menyamakan endositosis reseptor dengan desensitisasi. Mengingat bahwa banyak proses fisiologis bergantung pada waktu dan lokasi sinyal intraseluler, memahami proses ini sangat penting dalam fisiologi dan farmakologi.

Artikel ketiga oleh Mikel Garcia-Marcos, Pradipta Ghosh, dan Marilyn G. Farquhar (3). Para penulis ini fokus pada fungsi baru GIV (juga dikenal sebagai Girdin), salah satu kelompok protein yang berkembang yang mengaktifkan protein G tetapi tidak terlokalisasi pada membran plasma dan tidak menyerupai GPCR yang khas. GIV terutama ditemukan pada membran internal, bukan pada membran plasma, dan diaktifkan oleh reseptor tirosin kinase, bukan GPCRs. Meskipun detail mekanistik masih dijelaskan, ada data genetik yang menarik untuk menunjukkan peran utama GIV dalam migrasi sel dan dalam perkembangan metastasis kanker, serta nefrosis dan fibrosis hati.

Apa arti temuan ini bagi ahli kimia biologi? Mengingat sejarah panjang GPCR, serta reseptor tirosin kinase, sebagai target obat, ada alasan kuat untuk menyelidiki aktivator non-reseptor sebagai target obat potensial juga. Memang, upaya penemuan obat masa lalu didasarkan pada pandangan lama yang mungkin tidak lagi sepenuhnya valid. Dengan bukti yang muncul untuk aktivator protein G yang bukan reseptor, dan bahkan tidak pada membran plasma, kita mungkin dapat menantikan “second wave” dari penemuan terkait protein G dalam halaman Journal of Biological Kimia.


Contoh 4: Mengadaptasi Pengujian ke Sampel Biologis

Template RNA kontrol diimobilisasi ke dukungan yang solid untuk membuat sistem buatan. Pengujian dilakukan menggunakan T4 DNA ligase, yang dapat memperbaiki torehan pada hibrid DNA/RNA. Pengujian dilakukan pada slide yang cocok, atau bagian yang berbeda dari slide yang sama, di mana dalam satu kasus gDNA diuji dan RNA lainnya diuji. Saat menguji gDNA, slide dapat diberi perlakuan awal dengan RNase, dan saat menguji RNA, slide diberi perlakuan awal dengan DNase. Hasil pengujian dikonfirmasi dengan mengekstraksi gDNA atau RNA dan menghitung jumlah relatifnya masing-masing dengan qPCR atau RT-qPCR.

Untuk membuat pengujian RNA bagian jaringan seinformatif mungkin, informasi yang sudah ada sebelumnya tentang tingkat ekspresi dalam jaringan tertentu untuk menargetkan transkrip di berbagai kelimpahan digunakan dalam desain pengujian. Kedua transkrip kelimpahan tinggi, serta beberapa transkrip kelimpahan sedang dan rendah, ditargetkan untuk memungkinkan penilaian awal karakteristik kinerja kuantitatif dari pengujian tersebut.


Tonton videonya: GPCRs in Vision Transducins (Februari 2023).