אפיון הפונקציה של קולטני odorant מגישה חלק חיוני בתהליך deorphanization. אנו מתארים שיטה למדוד את ההפעלה של רצפטורים odorant בזמן אמת באמצעות וזמינותו של המחנה.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
אפיון הפונקציה של קולטני odorant מגישה חלק חיוני בתהליך deorphanization. אנו מתארים שיטה למדוד את ההפעלה של רצפטורים odorant בזמן אמת באמצעות וזמינותו של המחנה.
הגודל העצום של odorant בתרבית של קולטן (או אר) משפחות נוכח הקשיים למצוא שלהם ליגנדים cognate בקרב רבים כימיקלים נדיפים. כדי ביעילות ובדייקנות deorphanize ORs, אנו משלבים את השימוש קו תא heterologous לבטא ORs בתרבית של פלסמיד ביוסנסור ששונה גנטית כדי למדוד את הייצור המחנה במורד הזרם של הפעלה או בזמן אמת. Assay הזה יכול לשמש odorants מסך נגד ORs, ולהיפך. אינטראקציות חיוביות קולטן odorant מן המסכים יכולים לאשר לאחר מכן על-ידי בדיקת נגד ריכוזי ריח שונים, יצירת עקומות הריכוז-תגובה. כאן השתמשנו בשיטה זו כדי לבצע הקרנה תפוקה גבוהה של תרכובת מדיף נגד ספריה או האדם הביע בתאים Hana3A, אישר כי הקולטן מגיב באופן חיובי הוא רצפטור המתחם עניין cognate. מצאנו שיטה זו זיהוי תפוקה גבוהה כדי להיות יעיל ואמין בהערכת או הפעלה, הנתונים שלנו מספקים דוגמה של השימוש פוטנציאל במחקרים תפקודית או.
חוש הריח ממלא תפקיד חשוב בהישרדות של בעלי החיים כפי שהם מסתמכים על יכולותיהם חוש הריח כדי להשיג מזון, להימנע טורפים של סכנה, להבחין בין המינים ובחר חבר1,2. מימוש פונקציות אלה תלויה קולטני odorant (ORs), אשר באים לידי ביטוי באופן אינדיבידואלי על פני השטח ciliary של חוש הריח החישה הניריונים (OSNs) ממוקם האפיתל חוש הריח (OE). ORs מהווים משפחה של superfamily קולטן (GPCR) G-חלבון בשילוב עם 400 ל 1200 מגוונות או גנים-אנוש בין הגדולות העכבר, בהתאמה3,4,5. ORs מופעל על ידי odorants מוביל ונאמנותם המחנה תאיים באמצעות הפעלת רציפים של חוש הריח, חלבון G (Golf) והקלד cyclase adenylyl השלישי (ACIII). הרמה מוגברת וכתוצאה מכך של מחנה תאיים שיכלה לשמש כשליח השני, אשר פותח את הערוץ ממותגת נוקלאוטיד על פני התא, מפעילה זרם של קטיונים כולל2 + Ca, פוטנציאל פעולה, ויזמות בסופו של דבר נוירו-פוטנציאל שידור ותפיסה חוש הריח. התהליך של איתור של האפליה מספר רב של odorants על ידי חברת ORs נחשב הצעד הראשון של התפיסה חוש הריח6,7.
כיוון באק, אקסל8 ראשון בהצלחה לשכפל odorant רצפטורים מבואר המנגנון של חוש הריח תפיסה שיזם ORs, deorphanization של המשפחה או הפך לאחד נקודות חמות בתחום זה. שיטות שונות בתוך, לשעבר vivo ו- in vitro לקשרי כדי למדוד או הפעלה כבר דווח על9,10,11,12. שיטה מסורתית בשימוש Ca2 + הדמיה ואחריו תא בודד RT-PCR-OSNs זמין הזיהוי של ORs שונים אליפטיות odorants13,14,15. לאחרונה, כניסתו של ניתוחים transcriptome בקנה מידה גדול קודם בפיתוח שיטות יותר תפוקה גבוהה ויוו . וזמינותו קנטאקי מזוהה ORs העכבר eugenol, muscone-מגיב עם השימוש של S100a5-tauGFP כתב בעכבר microarray והתאמצות ניתוח9. בהתבסס על הירידה ברמות mRNA או לאחר חשיפה odorant, הטכנולוגיה החלום מועסקים בגישה transcriptomic כדי לקבוע או פרופילים הפעלת שני מינים שאינם בעלי חוליות חוליות16. באופן דומה, בהתחשב זירחון של S6 בהפעלות עצביים, Matsunami הקבוצה mRNAs ברצף של הריבוזום phosphorylated immunoprecipitations כדי לזהות ORs מגיב12. בסופו של דבר, הקבוצה פיינשטיין דיווח עכברים סופר סניפר העשויה לשמש כפלטפורמה ללמוד ריח קידוד ויוו, המכונה ה-טכנולוגיית MouSensor17.
בממלכת במבחנה , האתגר של culturing OSNs הופך את מערכת heterologous ביטוי המחקה או ביטוי פונקציונאלי ויוו הפתרון האידיאלי לערוך סינון בקנה מידה גדול של כימיקלים מדיף עבור ORs. עם זאת, מאז שורות תאים בתרבית של מקורות-חוש הריח נבדלים OSNs מקורי, או חלבונים נשמרים באת רשתית תוך-פלזמית ללא אפשרות תנועה כדי קרום פלזמה, וכתוצאה מכך או השפלה ואובדן של קולטן פונקציה18 , 19. כדי לפתור בעיה זו, נעשו עבודות נרחב כדי לשכפל או ביטוי פונקציונלי על קרום התא של שורות תאים heterologous. . Krautwurst et al. מצורף קודם את הראשון 20 חומצות אמינו אופסין # רודופסין (Rho-תג) N-הטרמינל או חלבון, זה קידום הביטוי תא-השטח של כמה ORs תאי כליה אנושית עובריים (HEK)20. על-ידי עריכת ניתוח טורי של הביטוי (מרווה) ספריית מפענוח הגנום מ OSNs יחיד, סאיטו ואח. תחילה משובטים הובלת הקולטן חלבון (RTP) בני המשפחה, RTP1, RTP2, קולטן ביטוי משפר החלבון 1 (REEP1) הקלו או סחר על קרום התא ו משופרת odorant בתיווך התגובות של ORs בתאים HEK293T 21. על סמך ממצאים אלה, הקבוצה Matsunami בהצלחה הקים קו תא Hana3A, stably transfected עם RTP1, RTP2, REEP1 ו- Gαolf ב HEK293T ו transiently transfected עם ORs מתויג רו, יעיל או פונקציונלי ביטוי. לאחר מכן שמחקרים גילו 1) טופס קצר יותר של RTP1, RTP1S, יותר robustly לקדם או לתפקד מאשר החלבון RTP1 המקורי ו- 2) סוג 3 קולטן מוסקריני (M3R) זה יכול לשפר את הפעילות או באמצעות עיכוב של β-arrestin-2 גיוס, אשר שניהם הוכנסו למערכת ביטוי heterologous כדי למטב את ניסיוני פלט22,23.
מספר זיהוי שיטות השתמשו כדי לכמת את הפעלת קולטן במערכות heterologous. וזמינותו המופרש היפרדות אלקליין פוספטאז (SEAP) פועלת עם אנזים כתב transcriptionally מוסדר על ידי תגובת מחנה אלמנטים (קרס), שהופך אותו אופציה אטרקטיבית להערכת או הפעלה. ידי קרינה פלואורסצנטית מזוהה בקלות במדגם של המדיום תרבות לאחר הדגירה עם ריאגנט לזיהוי SEAP24. באמצעות שיטה זו, הפונקציות של ORs, כמו גם מחלקה משנית של קולטני chemosensory לידי ביטוי המעקב OE-קולטנים הקשורים אמין (TAARs) היה מאופיין26,25,27. שיטה נפוצה אחרת, וזמינותו לוציפראז, משתמשת גחלילית לוציפראז מדווח תחת השליטה של הרכיב תגובת מחנה (CRE). מדידת לומינסנציה שנוצר על ידי ייצור לוציפראז מספק אמצעי יעיל וחזק לכמת או הפעלה10,11,28.
מבחני המחנה בזמן אמת גם היה בשימוש נרחב בפיקוח באופן דינמי את תפקוד GPCRs heterologous או אנדוגני. דוגמה אחת כזו מבחני מתקדם מנצל variant ביוסנסור מקודדים גנטית, אשר ברשותה תחום מחייב מחנה דבוקה צורת לוציפראז מוטציה. כאשר cAMP נקשר, לשינוי הסתגלותי מוביל ההפעלה של לוציפראז, הפריה חוץ גופית שממנו ואז ניתן למדוד עם29,קורא30chemiluminescence. הטכנולוגיה המחנה בזמן אמת דווחה מתאים דה-orphaning של קולטני odorant האנושי בתאים 108CC15 HEK293 ו- NxGהתחת = "xref" > 31,32,33, כמו גם Hana3A HEK293T, נגזר תאים34,35. הקבוצה Krautwurst גם תיאר בפירוט את הטכנולוגיה המחנה בזמן אמת מתאים בגישות בקנה מידה גדול או הקרנת דו כיווני32,33.
כאן נתאר פרוטוקול למדידת הפעלה או שימוש assay המחנה בזמן אמת בתאים Hana3A. ב פרוטוקול זה, הפריה חוץ גופית של תאים חיים מראש equilibrated נמדד kinetically במשך 30 דקות לאחר הטיפול עם תרכובות נדיפות ספציפיים, המייצגים ניתוח מדויק ויעיל יותר של הפעלת או כי הם פחות רגישים חפצים המתרחשים בסביבת סלולר עם ריח-induced תא רעילות וזמן ממושך. מדידה בזמן אמת זו מאפשרת הקרנת ORs והן ליגנדים בקנה מידה גדול, כמו גם אפיון של זוגות OR-ליגנד מסוימים של ריבית. באמצעות שיטה זו, אנו בהצלחה מזוהות OR5AN1 רצפטור muscone תרכובת מושק על ידי ביצוע הקרנה נגד ORs האנושי 379 ולאשר לאחר מכן התוצאה חיובית ההקרנה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. Culturing ותאים תחזוקה של Hana3A
2. ציפוי תאים עבור תרביות תאים
3. תרביות תאים של פלסמידים
4. גירוי, מדידה או פעילות באמצעות וזמינותו מחנה בזמן אמת
5. ניתוח נתונים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
Muscone הוא המרכיב העיקרי ארומטי מ טבעי מושק. אחרונים שהיו בשימוש מחקרים OR5AN1 מזוהה בתור קולטן אנושי עבור muscone ותרכובות מושק אחרות macrocyclic מבוסס על הומולוגיה או העכבר, MOR215-1, שוכפלה מ glomeruli muscone מגיב ב מתנהג עכברים37,38. על ידי הקרנת הרפרטואר או האדם, הקבוצה שלנו, הקבוצה Touhara גם מזוהה OR5AN1 קולטן העיקריים עבור תרכובות מושק בשני macrocyclic, cyclopentadecanone ו- muscone, בהתאמה, באמצעות את לוציפראז assay מער...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיוק מדידה ההפעלה של ניתוח בתגובה לחשיפה odorant מסוימים היא הצעד הראשון לפענח את הקוד של מידע חוש הריח. הניסויים המוצגים מייצגים המחקר הזה שדוגמה של איך אחת יכולה לזהות, באמצעות יישום במבחנה או ביטוי במערכת, ORs מגיב בין הרפרטואר או אנושי עבור החומר הכימי מדיף של עניין לאחר מכן אפיון הקולטן פרמקולוגיה באמצעות ריכוזים שונים של החומר הכימי. התוצאות שלנו אשר OR5AN1 בתור קולטן פיד ה בונה עבור muscone. זה עולה בקנה אחד עם הדו ח הקודם39 ומספקת הוכחה נוספת עבור החששות כי רק מספר קטן של...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים אין לחשוף.
העבודה נתמכה על ידי הסינית הלאומית למדע (31070972), מדע טכנולוגיה הנציבות של שנגחאי העירייה (16ZR1418300), תוכנית חדשנית מחקר צוות של שנגחאי העירוני ועדת החינוך, שנגחאי המזרחי המלומד התוכנית (J50201), התוכנית הלאומית למחקר בסיסי של סין (2012CB910401).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Amphotericin B | Sigma | A2942 | |
| DMSO | Sigma | D2650 | |
| FBS | Gibco | 10099-141 | |
| GloSensor cAMP מגיב | Promega | E1290 | |
| pGloSensor-20F cAMP פלסמיד | Promega | E1171 | |
| Hana3A | זמינים מהמחברים על פי בקשה | ||
| HBSS, ללא סידן או מגנזיום | GIBCO | 14175095 | |
| HEPES | Hyclone | SH30237 | |
| Lipofectamine2000 | Invitrogen | 11668-019 | |
| M3R פלסמיד | משובט לווקטור ביטוי של יונקים כגון pCI | ||
| MEM, עם EBSS ו-L-גלוטמין | Hyclone | SH30024 | |
| Muscone | Santa Cruz | sc-200528 | |
| מאסק טיבטי | סיגמא-אולדריץ' | S359165 | |
| פלסמידים | OR משובטים עם תג Rho לווקטור ביטוי של יונקים כגון pCI | ||
| PBS, ללא סידן או מגנזיום | Cellgro | 21-040-CV | |
| פניצילין-סטרפטומיצין | Hyclone | SV30010 | |
| ערכת מיני-הכנה של פלסמיד | Tiangen | DP103-03 | |
| Puromycin | Sigma | P8833 | |
| RTP1S פלסמיד | משובט לווקטור ביטוי של יונקים כגון pCI | ||
| Trypsin-EDTA | Hyclone | SH30236 | |
| צינור PCR 0.2 מ"ל | Axygen | PCR-02-C | |
| 1.5 מ"ל צינור אפנדורף | Eppendorf | ||
| 15-mL 17 מ"מ x 120 מ"מ צינור חרוטי | BD Falcon | 352096 | |
| פיפטמן רב-ערוצי עם 8 בארות ו/או 12 בארות | Eppendorf | ||
| צלחת תרבית תאים לבנים עם תחתית שטוחה 96 בארות | גריינר | 655098 | |
| 100 מ"מ x 20 מ"מ צלחת תרבית תאים | BD Falcon | 353003 | |
| Class II עם זרימה | |||
| למינריתחממת תרבית תאים, עם 5% CO2 | |||
| ספקטרופוטומטר | |||
| מאגרי ריאגנטים סטריליים להפצה | |||
| מגבת |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה