Name: Un pipeline pour étudier les structures et les voies de signalisation des récepteurs de la sphingosine 1-phosphate (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-06-08T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 27 s
Description: Découvrez un pipeline pour étudier les structures et voies de signalisation des récepteurs S1P par purification protéique et cryo-microscopie électronique. Cette méthode permet d'identifier les sites de liaison pour le développement de médicaments ciblés.

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Les données du complexe S1PRs-Gi ont été récoltées au West China Cryo-EM Center de l’Université du Sichuan et au Cryo-EM Center de la Southern University of Science and Technology (SUSTech) et traitées au Duyu High-Performance Computing Center de l’Université du Sichuan. Ce travail a été soutenu par la Natural Science Foundation of China (32100965 à L.C., 32100988 à W.Y., 31972916 à Z.S.) et le Fonds de recherche postdoctorale à temps plein de l’Université du Sichuan (2021SCU12003 à L.C.)

<ol><li>Verstockt, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sphingosine+1-phosphate+modulation+and+immune+cell+trafficking+in+inflammatory+bowel+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews%3A+Gastroenterology+%26+Hepatology%22%5BJournal%5D)">Sphingosine 1-phosphate modulation and immune cell trafficking in inflammatory bowel disease.</a> Nature Reviews: Gastroenterology & Hepatology. , 1-16 (2022).</li>
<li>Rosen, H., Stevens, R. C., Hanson, M., Roberts, E., Oldstone, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sphingosine-1-phosphate+and+its+receptors%3A+structure%2C+signaling%2C+and+influence%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Sphingosine-1-phosphate and its receptors: structure, signaling, and influence.</a> Annual Review of Biochemistry. 82, 637-662 (2013).</li>
<li>Cartier, A., Hla, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sphingosine+1-phosphate%3A+Lipid+signaling+in+pathology+and+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Sphingosine 1-phosphate: Lipid signaling in pathology and therapy.</a> Science. 366 (6463), 5551(2019).</li>
<li>Jozefczuk, E., Guzik, T. J., Siedlinski, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Significance+of+sphingosine-1-phosphate+in+cardiovascular+physiology+and+pathology%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacological+Research%22%5BJournal%5D)">Significance of sphingosine-1-phosphate in cardiovascular physiology and pathology.</a> Pharmacological Research. 156, 104793(2020).</li>
<li>Kihara, Y., Maceyka, M., Spiegel, S., Chun, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lysophospholipid+receptor+nomenclature+review%3A+IUPHAR+Review+8%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Lysophospholipid receptor nomenclature review: IUPHAR Review 8.</a> British Journal of Pharmacology. 171 (15), 3575-3594 (2014).</li>
<li>Bryan, A. M., Del Poeta, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sphingosine-1-phosphate+receptors+and+innate+immunity%5BTitle%5D)+AND+%22Cellular+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Sphingosine-1-phosphate receptors and innate immunity.</a> Cellular Microbiology. 20 (5), 12836(2018).</li>
<li>Pelletier, D., Hafler, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fingolimod+for+multiple+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Fingolimod for multiple sclerosis.</a> New England Journal of Medicine. 366 (4), 339-347 (2012).</li>
<li>Obinata, H., Hla, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sphingosine+1-phosphate+and+inflammation%5BTitle%5D)+AND+%22International+Immunology%22%5BJournal%5D)">Sphingosine 1-phosphate and inflammation.</a> International Immunology. 31 (9), 617-625 (2019).</li>
<li>Pyne, N. J., Pyne, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sphingosine+1-phosphate+and+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews%3A+Cancer%22%5BJournal%5D)">Sphingosine 1-phosphate and cancer.</a> Nature Reviews: Cancer. 10 (7), 489-503 (2010).</li>
<li>Abu-Farha, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+lipid+metabolism+in+COVID-19+virus+infection+and+as+a+drug+target%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Molecular+Sciences%22%5BJournal%5D)">The role of lipid metabolism in COVID-19 virus infection and as a drug target.</a> International Journal of Molecular Sciences. 21 (10), 3544(2020).</li>
<li>Chun, J., Kihara, Y., Jonnalagadda, D., Blaho, V. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fingolimod%3A+lessons+learned+and+new+opportunities+for+treating+Multiple+Sclerosis+and+other+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Pharmacology+and+Toxicology%22%5BJournal%5D)">Fingolimod: lessons learned and new opportunities for treating Multiple Sclerosis and other disorders.</a> Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 59, 149-170 (2019).</li>
<li>Murakami, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sphingosine+1-phosphate+%28S1P%29+regulates+vascular+contraction+via+S1P3+receptor%3A+investigation+based+on+a+new+S1P3+receptor+antagonist%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Sphingosine 1-phosphate (S1P) regulates vascular contraction via S1P3 receptor: investigation based on a new S1P3 receptor antagonist.</a> Molecular Pharmacology. 77 (4), 704-713 (2010).</li>
<li>Cao, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Siponimod+for+multiple+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Cochrane+Database+of+Systematic+Reviews%22%5BJournal%5D)">Siponimod for multiple sclerosis.</a> Cochrane Database of Systematic Reviews. 11, (2021).</li>
<li>Scott, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Siponimod%3A+a+review+in+secondary+progressive+Multiple+Sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22CNS+Drugs%22%5BJournal%5D)">Siponimod: a review in secondary progressive Multiple Sclerosis.</a> CNS Drugs. 34 (11), 1191-1200 (2020).</li>
<li>Lamb, Y. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ozanimod%3A+first+approval%5BTitle%5D)+AND+%22Drugs%22%5BJournal%5D)">Ozanimod: first approval.</a> Drugs. 80 (8), 841-848 (2020).</li>
<li>Scott, F. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ozanimod+%28RPC1063%29+is+a+potent+sphingosine-1-phosphate+receptor-1+%28S1P1%29+and+receptor-5+%28S1P5%29+agonist+with+autoimmune+disease-modifying+activity%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Ozanimod (RPC1063) is a potent sphingosine-1-phosphate receptor-1 (S1P1) and receptor-5 (S1P5) agonist with autoimmune disease-modifying activity.</a> British Journal of Pharmacology. 173 (11), 1778-1792 (2016).</li>
<li>McGowan, E. M., Haddadi, N., Nassif, N. T., Lin, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeting+the+SphK-S1P-SIPR+pathway+as+a+potential+therapeutic+approach+for+COVID-19%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Molecular+Sciences%22%5BJournal%5D)">Targeting the SphK-S1P-SIPR pathway as a potential therapeutic approach for COVID-19.</a> International Journal of Molecular Sciences. 21 (19), 7189(2020).</li>
<li>O'Sullivan, C., Dev, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+structure+and+function+of+the+S1P1+receptor%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Pharmacological+Sciences%22%5BJournal%5D)">The structure and function of the S1P1 receptor.</a> Trends in Pharmacological Sciences. 34 (7), 401-412 (2013).</li>
<li>Liao, M., Cao, E., Julius, D., Cheng, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+of+the+TRPV1+ion+channel+determined+by+electron+cryo-microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Structure of the TRPV1 ion channel determined by electron cryo-microscopy.</a> Nature. 504 (7478), 107-112 (2013).</li>
<li>Bai, X. C., McMullan, G., Scheres, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+cryo-EM+is+revolutionizing+structural+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Biochemical+Sciences%22%5BJournal%5D)">How cryo-EM is revolutionizing structural biology.</a> Trends in Biochemical Sciences. 40 (1), 49-57 (2015).</li>
<li>Murata, K., Wolf, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cryo-electron+microscopy+for+structural+analysis+of+dynamic+biological+macromolecules%5BTitle%5D)+AND+%22Biochimica+et+Biophysica+Acta+General+Subjects%22%5BJournal%5D)">Cryo-electron microscopy for structural analysis of dynamic biological macromolecules.</a> Biochimica et Biophysica Acta General Subjects. 1862 (2), 324-334 (2018).</li>
<li>Zhang, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cryo-EM+structure+of+an+activated+GPCR-G+protein+complex+in+lipid+nanodiscs%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Structural+%26+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Cryo-EM structure of an activated GPCR-G protein complex in lipid nanodiscs.</a> Nature Structural & Molecular Biology. 28 (3), 258-267 (2021).</li>
<li>Renaud, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cryo-EM+in+drug+discovery%3A+achievements%2C+limitations+and+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews%3A+Drug+Discovery%22%5BJournal%5D)">Cryo-EM in drug discovery: achievements, limitations and prospects.</a> Nature Reviews: Drug Discovery. 17 (7), 471-492 (2018).</li>
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<li>Yang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((G+protein-coupled+receptors%3A+structure-+and+function-based+drug+discovery%5BTitle%5D)+AND+%22Signal+Transduction+and+Targeted+Therapy%22%5BJournal%5D)">G protein-coupled receptors: structure- and function-based drug discovery.</a> Signal Transduction and Targeted Therapy. 6 (1), 7(2021).</li>
<li>Yuan, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structures+of+signaling+complexes+of+lipid+receptors+S1PR1+and+S1PR5+reveal+mechanisms+of+activation+and+drug+recognition%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Research%22%5BJournal%5D)">Structures of signaling complexes of lipid receptors S1PR1 and S1PR5 reveal mechanisms of activation and drug recognition.</a> Cell Research. 31 (12), 1263-1274 (2021).</li>
<li>Zhao, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+insights+into+sphingosine-1-phosphate+recognition+and+ligand+selectivity+of+S1PR3-Gi+signaling+complexes%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Research%22%5BJournal%5D)">Structural insights into sphingosine-1-phosphate recognition and ligand selectivity of S1PR3-Gi signaling complexes.</a> Cell Research. 32 (2), 218-221 (2022).</li>
<li>Xu, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+basis+of+sphingosine-1-phosphate+receptor+1+activation+and+biased+agonism%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Chemical+Biology%22%5BJournal%5D)">Structural basis of sphingosine-1-phosphate receptor 1 activation and biased agonism.</a> Nature Chemical Biology. 18, 281-288 (2022).</li>
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<li>Buccioni, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Innovative+functional+cAMP+assay+for+studying+G+protein-coupled+receptors%3A+application+to+the+pharmacological+characterization+of+GPR17%5BTitle%5D)+AND+%22Purinergic+Signalling%22%5BJournal%5D)">Innovative functional cAMP assay for studying G protein-coupled receptors: application to the pharmacological characterization of GPR17.</a> Purinergic Signalling. 7 (4), 463-468 (2011).</li>
<li>Wang, F. I., Ding, G., Ng, G. S., Dixon, S. J., Chidiac, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Luciferase-based+GloSensor+cAMP+assay%3A+Temperature+optimization+and+application+to+cell-based+kinetic+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Methods%22%5BJournal%5D)">Luciferase-based GloSensor cAMP assay: Temperature optimization and application to cell-based kinetic studies.</a> Methods. , (2021).</li>
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<li>Fernandez-Leiro, R., Scheres, S. H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+pipeline+approach+to+single-particle+processing+in+RELION%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Crystallographica+Section+D%22%5BJournal%5D)">A pipeline approach to single-particle processing in RELION.</a> Acta Crystallographica Section D. 73 (6), 496-502 (2017).</li>
<li>Punjani, A., Rubinstein, J. L., Fleet, D. J., Brubaker, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((cryoSPARC%3A+algorithms+for+rapid+unsupervised+cryo-EM+structure+determination%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">cryoSPARC: algorithms for rapid unsupervised cryo-EM structure determination.</a> Nature Methods. 14 (3), 290-296 (2017).</li>
<li>Brilot, A. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beam-induced+motion+of+vitrified+specimen+on+holey+carbon+film%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Structural+Biology%22%5BJournal%5D)">Beam-induced motion of vitrified specimen on holey carbon film.</a> Journal of Structural Biology. 177 (3), 630-637 (2012).</li>
<li>Zheng, S. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MotionCor2%3A+anisotropic+correction+of+beam-induced+motion+for+improved+cryo-electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">MotionCor2: anisotropic correction of beam-induced motion for improved cryo-electron microscopy.</a> Nature Methods. 14 (4), 331-332 (2017).</li>
<li>Zhang, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gctf%3A+Real-time+CTF+determination+and+correction%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Structural+Biology%22%5BJournal%5D)">Gctf: Real-time CTF determination and correction.</a> Journal of Structural Biology. 193 (1), 1-12 (2016).</li>
<li>Scheres, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semi-automated+selection+of+cryo-EM+particles+in+RELION-1.3%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Structural+Biology%22%5BJournal%5D)">Semi-automated selection of cryo-EM particles in RELION-1.3.</a> Journal of Structural Biology. 189 (2), 114-122 (2015).</li>
<li>Liu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+activation+mechanisms+of+lipid+GPCRs+by+lysophosphatidic+acid+and+sphingosine+1-phosphate%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Differential activation mechanisms of lipid GPCRs by lysophosphatidic acid and sphingosine 1-phosphate.</a> Nature Communications. 13 (1), 731(2022).</li>
<li>Duan, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cryo-EM+structure+of+an+activated+VIP1+receptor-G+protein+complex+revealed+by+a+NanoBiT+tethering+strategy%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Cryo-EM structure of an activated VIP1 receptor-G protein complex revealed by a NanoBiT tethering strategy.</a> Nature Communications. 11 (1), 4121(2020).</li>
<li>DiIorio, M. C., Kulczyk, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+robust+single-particle+cryo-electron+microscopy+%28cryo-EM%29+processing+workflow+with+cryoSPARC%2C+RELION%2C+and+Scipion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">A robust single-particle cryo-electron microscopy (cryo-EM) processing workflow with cryoSPARC, RELION, and Scipion.</a> Journal of Visualized Experiments. (179), e63387(2022).</li>
<li>Pradelles, P., Grassi, J., Chabardes, D., Guiso, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enzyme+immunoassays+of+adenosine+cyclic+3%27%2C5%27-monophosphate+and+guanosine+cyclic+3%27%2C5%27-monophosphate+using+acetylcholinesterase%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Enzyme immunoassays of adenosine cyclic 3',5'-monophosphate and guanosine cyclic 3',5'-monophosphate using acetylcholinesterase.</a> Analytical Chemistry. 61 (5), 447-453 (1989).</li>
<li>Jiang, L. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+a+cAMP+BRET+sensor+to+characterize+a+novel+regulation+of+cAMP+by+the+sphingosine+1-phosphate%2FG13+pathway%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biological+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Use of a cAMP BRET sensor to characterize a novel regulation of cAMP by the sphingosine 1-phosphate/G13 pathway.</a> Journal of Biological Chemistry. 282 (14), 10576-10584 (2007).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont pas de conflits d’intérêts.

Ce protocole décrit un pipeline primaire pour déterminer les structures des S1PR par cryo-EM et mesurer le pouvoir d’activation des S1PR par test d’inhibition de l’AMPc médié par Gi. Certaines étapes sont cruciales pour le succès de l’expérience.
Pour purifier le complexe S1PRs-Gi, il convient d’accorder plus d’attention à la qualité du virus et à la santé des cellules sf9 . L’expression du récepteur est considérablement réduite dans les cellules sf9 pauvres. La santé des cel...

La sphingosine-1-phosphate (S1P), un produit métabolique des sphingolipides dans la membrane cellulaire, est une molécule de signalisation lysophosphatique omniprésente qui implique diverses activités biologiques, y compris le trafic de lymphocytes, le développement vasculaire, l’intégrité endothéliale et la fréquence cardiaque 1,2,3. Le S1P exerce ses divers effets physiologiques par l’intermédiaire de cinq sous-types de récepteurs S1P (S1PRs 1-5); Les S1PR se trouvent dans une variété de tissus et présentent des préférences uniques pour les protéines G en aval 4,5. S1PR1 est principalement couplé à la protéine Gi, qui inhibe par la suite la production d’AMPc; S1PR2 et S1PR3 sont couplés avec Gi, Gq et G12/13, et S1PR4 et S1PR5 transduisent le signal via Gi et G12/136.
La signalisation S1P-S1PR est une cible thérapeutique essentielle pour de multiples maladies, notamment les maladies auto-immunes7, l’inflammation8, le cancer9 et même la COVID-1910. En 2010, le fingolimod (FTY720) a été homologué en tant que médicament de première classe ciblant les RP S1 pour traiter la sclérose en plaques (SEP)11. Cependant, il est capable de se lier à tous les S1PR sauf S1PR2, tandis que la liaison non spécifique à S1PR3 entraîne un œdème du cortex cérébral, une constriction vasculaire et bronchique et une fuite épithélialepulmonaire 12. Comme stratégie alternative pour augmenter la sélectivité thérapeutique, des ligands spécifiques au sous-type pour le récepteur ont été produits. Le siponimod (BAF312) a été approuvé en 2019 pour le traitement de la SEP en rechute13; il cible efficacement S1PR1 et S1PR5, alors qu’il n’a aucune affinité pour S1PR3, présentant moins d’effets secondaires dans la pratique clinique14. En 2020, la Food and Drug Administration des États-Unis a autorisé l’ozanimod pour le traitement de la SEP15. Il a été rapporté que l’ozanimod détient une sélectivité 25 fois plus grande pour S1PR1 que pour S1PR516. Notamment, dans le contexte de la pandémie actuelle de COVID-19, il a été découvert que des médicaments agonistes ciblant les RP S1 peuvent être utilisés pour traiter la COVID-19 en utilisant des techniques de thérapie immunomodulatrice17. En comparaison avec le fingolimod, l’ozanimod a montré sa supériorité dans la réduction des symptômes chez les patients atteints de COVID-19 et fait actuellement l’objet d’essais cliniques10. Comprendre la base structurelle et la fonction des RP S1 jette des bases importantes pour le développement d’un médicament qui cible sélectivement les PRS11 18.
De nombreuses techniques sont utilisées pour étudier l’information structurelle des biomacromolécules, y compris la cristallographie aux rayons X, la résonance magnétique nucléaire (RMN) et la microscopie électronique (EM). En mars 2022, plus de 180 000 structures ont été déposées sur la banque de données sur les protéines (PDB), et la plupart d’entre elles ont été résolues par cristallographie aux rayons X. Cependant, avec la première structure de résolution quasi atomique de TPRV1 (résolution de 3,4 Å) rapportée par Yifan Cheng et David Julius en 2013 19, la cryo-microscopie électronique (cryo-EM) est devenue une technique courante pour les structures protéiques, et le nombre total de structures EM PDB était supérieur à10 000. Les domaines de percée critiques sont le développement de nouvelles caméras pour l’imagerie connues sous le nom de caméras de détection directe d’électrons et de nouveaux algorithmes de traitement d’image. Cryo-EM a révolutionné la biologie des structures et la découverte de médicaments basés sur la structure au cours de la dernière décennie20. Comme comprendre comment les complexes macromoléculaires remplissent leurs rôles complexes dans la cellule vivante est un thème central en sciences biologiques, la cryo-EM a le potentiel de révéler des conformations de complexes moléculaires dynamiques, en particulier pour les protéines transmembranaires21. Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) constituent la plus grande superfamille de protéines transmembranaires et les cibles de plus de 30 % des produits pharmaceutiques actuellement commercialisés22. Le développement de la cryo-EM a contribué à une explosion de structures à haute résolution de complexes protéiques GPCR-G, permettant la détermination structurelle de cibles « réfractaires » qui ne sont toujours pas accessibles à l’analyse cristallographique aux rayons X dans la conception de médicaments23. Par conséquent, l’application cryo-EM offre une chance de déterminer la structure tridimensionnelle des RCPG dans des conditions quasi natives à une résolution atomique proche de24. Les progrès de la cryo-EM permettent de visualiser les fondements mécanistes de la stimulation ou de l’inhibition des RCPG, et d’autres avantages dans la découverte de nouveaux sites de liaison pour la création de médicaments ciblant les RCPG25.
En nous appuyant sur les énormes progrès de la technologie cryo-EM, nous avons identifié des structures de complexes de signalisation agonisés S1PR1-, S1PR3- et S1PR5-Gi récemment26,27. Chez l’homme, les S1PR se trouvent dans divers tissus et présentent des préférences uniques pour les protéines G en aval 4,5. S1PR1 est principalement couplé à la protéine Gi, qui inhibe par la suite la production d’adénosine monophosphate 3′,5′-cyclique (AMPc). S1PR3 et S1PR5 sont également capables de se coupler avec Gi 6,28. Étant donné que l’activation des récepteurs gicouplés diminue la production d’AMPc29, un test d’inhibition de l’AMPc de Gi a été introduit pour mesurer les effets d’inhibition de l’AMPc pour capturer les altérations fonctionnelles26,27. Utilisant une version mutante de Photinus pyralis luciferase dans laquelle une fraction protéique de liaison à l’AMPc a été insérée, ce test d’AMPc offre une méthode simple et fiable pour surveiller l’activité des RCPG par des changements dans la concentration intracellulaire d’AMPc30. Il s’agit d’un essai fonctionnel sensible et non radioactif qui peut être appliqué pour surveiller la signalisation en aval en temps réel d’un large éventail de RCPG à des fins de découverte de médicaments31.
Ici, un résumé est fourni des méthodes critiques pour résoudre les modes d’activation et de reconnaissance des médicaments des S1PR, y compris principalement des manipulations cryo-EM et un test d’AMPc d’inhibition de Gi. Cet article vise à fournir des conseils expérimentaux complets pour d’autres explorations des structures et des fonctions des RCPG.

<table><tbody><tr><td>0,05 % trypsine-EDTA</td><td>GIBCO</td><td>Cat# 25300054</td><td></td></tr><tr><td>0,22 & micro ; Filtre M</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Cat# 42213-PS</td><td></td></tr><tr><td>Concentrateur de coupure 100 kDa</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Cat# 88533</td><td></td></tr><tr><td>Plaque 6 puits</td><td>Corning</td><td>Cat# 43016</td><td></td></tr><tr><td>Plaque 96 puits</td><td>Corning</td><td>Cat# 3917</td><td></td></tr><tr><td>Aprotinin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Cat# 9087-70-1</td><td></td></tr><tr><td>Apyrase</td><td>NEB</td><td>Cat# M0398S</td><td></td></tr><tr><td>Réactif de transfection de baculovirus</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Cat# 10362100</td><td>Pour la préparation du baculovirus P0</td></tr><tr><td>Benzamidine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Cat# B6506</td><td></td></tr><tr><td>CHO-K1</td><td>ATCC</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>CHS</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Cat# C6512</td><td></td></tr><tr><td>CryoSPARC</td><td>Punjani, A., et al.,2017</td><td>https://cryosparc.com/</td><td></td></tr><tr><td>DH5&alpha ; compétent E.coli</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Cat# EC0112</td><td></td></tr><tr><td>D-Luciferin-Sel de potassium</td><td>Sigma- Aldrich</td><td>Cat# 50227</td><td></td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Sigma- Aldrich</td><td>Cat# D2438</td><td></td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Cat# S311-500</td><td></td></tr><tr><td>ESF921 milieu de culture cellulaire</td><td>Systèmes d’expression</td><td>Cat#&nbsp ; 96-001</td><td></td></tr><tr><td>Excel</td><td>microsoft</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>F12 moyen</td><td>Invitrogen</td><td>Cat# 11765</td><td></td></tr><tr><td>FBS</td><td>Cell Box</td><td>Cat# SAG-01U-02</td><td></td></tr><tr><td>Flag resin</td><td>Sigma- Aldrich</td><td>Cat# A4596</td><td></td></tr><tr><td>Forskolin</td><td>APExBIO</td><td>Cat# B1421</td><td></td></tr><tr><td>Gctf</td><td>Zhang, 2016</td><td>&nbsp ; https://www.mrc-lmb.cam.ac.uk/kzhang/Gctf/</td><td></td></tr> <tr><td>GDN</td><td>Anatrace</td><td>Cat# GDN101</td><td></td></tr><tr><td>Colonne de filtration de gel</td><td>GE healthcare</td><td>Cat# 28990944</td><td></td></tr><tr><td>Gen5 3.11</td><td>BIO-TEK</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Gentamicin</td><td>Solarbio</td><td>Cat# L1312</td><td></td></tr><tr><td>GloSensor cAMP kit de dosage</td><td>Promega</td><td>Cat# E1291</td><td>Gi-inhibition cAMP kit de dosage</td></tr><tr><td>Plasmide GloSensor</td><td>Promega</td><td>Cat# E2301</td><td>Plasmide</td></tr><tr><td>Capteur Grace' s medium</td><td>GIBCO</td><td>Cat# 11595030</td><td></td></tr><tr><td>GraphPad Prism 8</td><td>Graphpad</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>HBSS</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Cat# 88284</td><td></td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Sigma- Aldrich</td><td>Cat# H4034</td><td></td></tr><tr><td>jetPRIME Réactif Polyplus</td><td>Transfection</td><td>Cat# 114-15</td><td>réactif de transfection</td></tr><tr><td>Janamycin</td><td>Solarbio</td><td>Cat# K1030</td><td></td></tr><tr><td>LB medium</td><td>Invitrogen</td><td>Cat# 12780052</td><td></td></tr><tr><td>Leupeptin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Cat# L2884</td><td></td></tr><tr><td>LMNG</td><td>Anatrace</td><td>Cat# NG310</td><td></td></tr><tr><td>MotionCor2</td><td>(Zheng et al., 2017)</td><td>https://emcore.ucsf.edu/ucsf-software</td><td></td></tr><tr><td>NanoCab</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Cat# 1121822</td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>Invitrogen</td><td>Cat# 14190-144</td><td></td></tr><tr><td>pcDNA3.1-HA-FLAG-S1PRs</td><td>GenScript</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>pFastBac1-G&alpha ; i</td><td>GenScript</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>pFastBac1-HA-FLAG-T4L-S1PRs-His10</td><td>GenScript</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>pFastBacdual-G&beta ; 1&gamma ; 2</td><td>GenScript</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>PureLink HiPure Plasmid Miniprep Kit</td><td>Invitrogen</td><td>Cat# K210003</td><td>Pour la préparation de plasmides et de baculovirus</td></tr><tr><td>P0 Q5 Site Directed Mutagenesis</td><td>Kit NEB</td><td>Cat# E0554S</td><td>Pour la préparation de plasmides</td></tr><tr><td>Quantifoil</td><td>Quantifoil</td><td>Cat# 251448</td><td></td></tr><tr><td>RELION-3.1</td><td>(Zivanov et al., 2018)</td><td></td><td></td>https://www2.mrc-lmb.cam.ac.uk/relion</tr><tr><td>S1PRs</td><td>addgene ADNc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>scFv16</td><td>Invitrogen</td><td>Cat# 703976</td><td></td></tr><tr><td>Sf9</td><td>Expression Systems</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Siponimod</td><td>Selleck</td><td>Cat# S7179</td><td></td></tr><tr><td>cholate de sodium</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Cat# C1254</td><td></td></tr><tr><td>Lecteur de microplaques Synergy H1</td><td>BIO-TEK</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>(SÉQUENCE) D’ADN synthétique T4L</td> <td>N/A</td><td>N/A</td><td>Aacatcttcgagatgctgcgcatcgacgaagg cctgcgtctcaagatttacaagaataccgaagg ttattacacgattggcatggccacctcctgaca aagagcccatcactcaacgctgccaagtctga actggacaaagccattggtcgcaacaccaac ggtgtcattacaaaggacgaggcggagaaac tcttcaacagatgtggggggt catcctgcgtaatgccaagttgaagcccgtgt<br/& Gt; atgactcccttgatgctgttcgccgtgcagcctt gatcaacatggtgtgtgagaccgg agtggctggttttacgaactccctgcgcatgctcc agcagaagcgctgggaggccgcagtga atttggctaaatctcgctggtacaatcagacacc taaccgtgccaagcgtgtcatcactaccttccg tactggaacttgggacgcttac</td></tr><tr><td>tcep</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Cat# 77720</td><td></td></tr><tr><td>Tetracycline</td><td>Solarbio</td><td>Cat# T8180</td><td></td></tr><tr><td>Vitrobot Mark IV</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>N/A</td><td></td></tr></tbody></table>

un pipeline pour étudier les structures et les voies de signalisation des récepteurs de la sphingosine 1-phosphate

A Pipeline to Investigate the Structures and Signaling Pathways of Sphingosine 1-Phosphate Receptors

Les lysophospholipides (LPL) sont des lipides bioactifs qui comprennent la sphingosine 1-phosphate (S1P), l’acide lysophosphatidique, etc. S1P, un produit métabolique des sphingolipides dans la membrane cellulaire, est l’un des LPL les mieux caractérisés qui régule une variété de réponses physiologiques cellulaires via des voies de signalisation médiées par les récepteurs de la sphingosine 1-phosphate (S1PR). Cela implique que le système de signalisation S1P-S1PRs est une cible thérapeutique potentielle remarquable pour des troubles, notamment la sclérose en plaques (SEP), les maladies auto-immunes, le cancer, l’inflammation et même la COVID-19. Les S1PR, un petit sous-ensemble de la famille des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) de classe A, sont composés de cinq sous-types: S1PR1, S1PR2, S1PR3, S1PR4 et S1PR5. Le manque d’informations structurelles détaillées, cependant, entrave la découverte de médicaments ciblant les RP S1. Ici, nous avons appliqué la méthode de cryo-microscopie électronique pour résoudre la structure du complexe S1P-S1PRs et élucidé le mécanisme d’activation, la reconnaissance sélective des médicaments et le couplage des protéines G en utilisant des tests fonctionnels cellulaires. D’autres récepteurs des lysophospholipides (LPLR) et RCPG peuvent également être étudiés en utilisant cette stratégie.

Avant de congeler l’échantillon du complexe S1PRs-Gi, l’échantillon purifié doit être séparé par chromatographie d’exclusion de taille (SEC) et analysé par chromatographie par filtration sur gel. La figure 2 montre le complexe S1PR3-Gi à titre d’exemple. La fraction maximale du complexe homogène de protéines GPCR-G était habituellement située à ~10,5 mL de la chromatographie d’exclusion de taille (Figure 2A). L’analyse SDS du complexe S1PR3-Gi (<strong class="xf...

S1P exerce ses divers effets physiologiques à travers la sous-famille des récepteurs S1P (S1PR). Ici, un pipeline est décrit pour expliquer les structures et la fonction des S1PR.

Un pipeline pour étudier les structures et les voies de signalisation des récepteurs de la sphingosine 1-phosphate

Lysophospholipids (LPLs) are bioactive lipids that include sphingosine 1-phosphate (S1P), lysophosphatidic acid, etc. S1P, a metabolic product of ...

Nous avons abordé les humeurs d’activation et de recalcul des médicaments de S1PRS par l’équipage, les manipulations EM et l’état gastro-intestinal A M P A et une base moins importante pour le développement d’un médicament qui cible solidement S1PRS Les progrès permettent de viruliser les sous-peintures magnistiques de la stimulation ou de l’habitation GP ZR et d’autres avantages dans la découverte des sites de liaison normaux pour la création de médicaments ciblant T BCR. La qualité de l’échantillon est la base de tout dans l’expérience EM correcte. Les facteurs essentiels pour une préparation simple comprennent divers états de produit de la vente de ligne SF et une concentration de N g Démonstration de la procédure sera Heli Wang un étudiant diplômé de mon niveau.Pour la purification des protéines, cette scène de doigt un récepteur phosphate ou une solution complexe protéique S P r s g à une chromatographie d’exclusion de taille ou colonne de filtration sur gel S E C prééquilibrée avec un tampon S E C à un débit de 0,5 millilitres par minute à quatre degrés Celsius. Pour utiliser les fractions collectées pour la cryomicroscopie électronique, concentrez-les à l’aide d’un concentrateur de coupure de 100 kilodaltons à 1 300 XG à quatre degrés Celsius. Pendant le traitement des données pour la classification 2D dans la classification préliminaire des particules, choisissez la fonction de classification 2D dans le logiciel Rely On et cliquez sur Parcourir à droite du fichier étoile des images d’entrée dans l’option IO.Choisissez ensuite le particles.star. Ensuite, dans l’option d’optimisation, définissez le nombre de classes sur 100 et le diamètre du masque A sur 140. Dans l’option de calcul, définissez le nombre de particules regroupées sur 10 et entrez le répertoire à partir d’un lecteur local rapide et rapide dans le champ copier la particule vers le répertoire de travail.Pour un traitement plus rapide, sélectionnez oui pour l’accélération GPU utilisée. Pour la sélection de sous-ensembles de bons résultats 2D en tant que modèles, accédez à l’option IO de la fonction de sélection de sous-ensembles et cliquez sur Parcourir à droite de sélectionner des classes de model.star. Ensuite, choisissez run_it025_model.Étoilez comme entrée et cliquez sur Exécuter dans la fenêtre contextuelle Cochez Trier les images et inverser le tri. Cliquez ensuite sur l’affichage. Après avoir choisi de bons résultats 2D représentatifs comme référence pour la référence de la fonction de sélection automatique, cliquez avec le bouton droit de la souris et sélectionnez Enregistrer les classes sélectionnées.Pour utiliser le modèle pour la deuxième série de prélèvement automatique, accédez à l’option E/S de la fonction de prélèvement automatique. Cliquez sur Parcourir à droite de Micrographies d’entrée pour la sélection automatique, puis choisissez micrographs.star. Cliquez ensuite sur Parcourir à droite des références 2D et choisissez class_averages.star.Aussi, sélectionnez non pour ou utilisez leplossian dans de gaussien. Ensuite, effectuez l’extraction de particules à l’aide du suffixe de soulignement du cordon automatiquement pick.star. Effectuez une classification 2D à l’aide de particules., suivie de la sélection du sous-ensemble à l’aide de Run Underscore It Zero 20 five_optimizer. étoile Pour l’extraction des particules, après avoir cliqué sur Parcourir à droite du fichier étoile micrographique dans l’option IO, choisissez micrographies. et sélectionnez Oui pour ou Réextraire les particules raffinées.Après avoir cliqué sur Parcourir à droite du fichier étoile des particules raffinées, sélectionnez particules. pour générer un modèle 3D initial et une carte de référence, cliquez sur Parcourir le modèle initial 3D à droite du fichier étoile d’images d’entrée dans l’option IO et choisissez le fichier particles.star précédent. Ensuite, dans l’option d’optimisation, définissez le nombre de classes sur une et le diamètre du masque A sur 140.Pour la classification 3D et la génération d’une carte 3D préliminaire, après sélection des particules. Comme illustré précédemment, cliquez sur Parcourir à droite de la carte de référence et choisissez Initial Underscore Model Dot MRC. Ensuite, dans l’option d’optimisation, définissez le nombre de classes sur quatre à six et le diamètre du masque A sur 140.Pour la génération de masques, après avoir sélectionné une bonne carte 3D en entrée dans l’option E/S, définissez le seuil de binarisation initial sur 0,05 et étendez la carte binaire à ce nombre de pixels à trois. Ensuite, accédez à l’option de masque et définissez. Ajoutez un bord souple à ce nombre de pixels à huit.Pour le traitement suivant, ouvrez le logiciel Trino Spark, créez un nouvel espace de travail et cliquez sur Job Builder pour la première tâche. Pour importer la pile de particules, entrez le chemin de la particule dans le champ du méta-chemin des particules et le chemin des films dans le champ du chemin des données des particules. Ensuite, importez des volumes 3D en entrant le chemin du meilleur volume 3D généré auparavant dans le chemin de données du volume et en sélectionnant le masque pour le type de volume importé.Pour un raffinement non uniforme, faites glisser les particules de soulignement importées précédemment générées en tant qu’entrée de particules de raffinements non uniformes. Le volume de soulignement importé, le trait de soulignement un en tant qu’entrée du volume des raffinements non uniformes et le masque de soulignement importé le trait de soulignement un en tant qu’entrée du masque d’affinement non uniforme. Masque. Ensuite, cliquez sur Q pour démarrer le traitement et répétez la procédure pour obtenir une bonne résolution.Carte 3D S1PRGI. Après la construction du plasmide et la préparation pour la transfection transitoire, ajoutez deux microgrammes d’ADN préparé dans 200 microlitres de tampon de réactif de transfection. Mélanger en tourbillonnant pendant 10 secondes et en faisant tourner le mélange brièvement avant utilisation.Ajoutez quatre microlitres de réactif de transfection et mélangez-le en tourbillonnant et en tournant comme démontré précédemment. Après avoir incubé le tube à température ambiante pendant 15 minutes, déposez lentement 200 microlitres du mélange de transfection dans chaque puits d’une plaque de six puits contenant des cellules CHOK one et agitez doucement la plaque ou mélangez soigneusement. Après quatre à six heures d’incubation, remplacez le milieu de transfection par le milieu de croissance cellulaire constitué de milieu F 12 et 10%fbs avant de remettre la plaque dans l’incubateur.24 à 48 heures après la récolte des cellules par transsection, suspendre les cellules dans trois millilitres d’un tampon SA avec du sel de potassium luciférien D. Ensuite, à l’aide d’une pipette multicanal, ajoutez 90 microlitres de la suspension cellulaire à chaque puits d’une plaque de 96 puits mélangée délicatement et incuber à température ambiante pendant 40 minutes. Pour la détermination du signal de fluorescence, préparer d’abord 10 solutions mères millimolaires de siponimod dans D M S O.Puis faire une dilution en série dans un tampon H B S S contenant 25 micromolaires forscaline et stimuler les cellules avec 10 microlitres de différentes concentrations de cette solution agoniste pendant 30 minutes.Ensuite, comptez le signal de luminescence dans un lecteur de microplaques en sélectionnant la méthode de luminescence pour la détection. Point de terminaison pour le type de lecture et fibre de luminescence pour le type d’optique dans le logiciel associé. Réglez également le gain optique sur 255.Ensuite, importez les valeurs de signal de fluorescence obtenues dans un tableur et traitez les données à l’aide de la fonction dose-réponse non linéaire de la courbe de régression. Le complexe gastro-intestinal S1PRS a pu être purifié avec succès par chromatographie d’exclusion de taille, ce qui a été vérifié par la page SDS. De plus, le protocole de microscopie électronique suivi dans cette étude a été efficace pour différencier les particules S1PRSGI avec des classes 2D claires et bien définies et les particules de mauvaise qualité.De plus, une carte de microscopie électronique de S1PR3 GI avec une bonne résolution pourrait être générée par corrélation de la coquille de fourreur grâce à un raffinement non uniforme. Après analyse structurale, des dosages fonctionnels pour S one P R trois ont été effectués par transfection de cellules C H O K one avec plasmides récepteurs et capteurs, ce qui a révélé que le rapport plasmide récepteur/plasmide capteur de un à trois produit des résultats optimaux. Cependant, les résultats étaient moins réalistes dans 2 93 cellules Dans ce traitement, le choix des algorithmes en section de particules et la section de classification 2D et 3D est important pour résoudre les complexes protéiques MPS G en particulier pour modéliser les fuites et les ecfs.

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