Een adaptief adenylylcyclase (AC) signalering reactie bekend als heterologe-of super-overgevoeligheid werd voor het eerst ontdekt in het laboratorium van Nobelprijswinnaar dr. Marshall Nirenberg. Dr Nirenberg voorgesteld dat de waargenomen toename AC respons na chronische δ opioïde receptor activering was een mechanisme betrokken bij opiaten tolerantie en afhankelijkheid 1. Naast chronische δ opioïde receptor activatie dit neuroadaptive reactie van AC signaal komt voor na aanhoudende activatie van verscheidene andere Gai / o-gekoppelde receptoren 2. Met name veel van deze receptoren worden geassocieerd met pijn, neuropsychiatrische en neurologische aandoeningen, en omvatten μ / κ opioïde, D 2/4 dopamine, 5HT 1A en M 2/4 muscarinereceptoren 2. Naast Dr Nirenberg bevindingen, een grote hoeveelheid bewijs bestaat koppelen sensibilisering van AC signalering naar chronische opioïde receptor activering zowel in vitro en in vivo 3-7. Sensibilisatie van AC is ook geassocieerd met een verscheidenheid van ziekten waarbij D 2-achtige dopamine receptoren waaronder schizofrenie en de ziekte van Parkinson (voor overzicht zie referentie 2). Ondanks het potentiële belang van sensibilisatie, de precieze mechanisme (s) van persistente Gai / o-gekoppelde receptoractivering die leidt tot verhoogde AC respons grotendeels onbekend.
Deze studies vormen de reden voor het onderzoek van de mechanismen voor de sensibilisering van adenylylcyclase als een belangrijke neurobiologische doelwit. Ook moet de fysiologische relevantie van AC signalering 8 en het belang dat de individuele AC isovormen houden in deze adaptieve respons ook worden erkend 2,9,10. In het kader van het onderzoek, de algemene kenmerken geassocieerd met heterologe sensibilisering van de recombinante isovormen van AC parallel die kenmerken described voor het bestuderen van endogene isovormen van AC. Specifiek, heeft eerder onderzoek gevonden dat de activering van Gai / o eiwitten en daaropvolgende afgifte / omlegging βγ subeenheden belangrijkste voorwaarden voor receptor geïnduceerde sensibilisatie van AC-isovormen. Bovendien zijn een aantal studies suggereren dat het signaleren van proteïne kinasen en Gβγ subeenheden zijn betrokken bij overgevoeligheid 2,11-13. Individuele AC ook weer unieke en aparte sensibilisatie patronen 12. Zo is aanhoudende blootstelling D 2 receptoren agonisten geassocieerd met overgevoeligheid van AC1 en AC8 Ca 2 + / calmoduline stimulatie 14,15, terwijl de nauw verwante AC3 niet gesensibiliseerd 2. AC2, AC4, en AC7 zijn nauw verwant, echter alleen PKC-gestimuleerde AC2 groei robuust lichtgevoelig na langdurige blootstelling van D2 receptoren agonisten 7,14,16,17. Daarnaast AC5 en AC6 tonen een aanzienlijke mate van heterologous sensibilisatie voor Gas-en-forskoline gestimuleerde cAMP accumulatie na activatie van D 2 receptoren 14,18-20, maar lijken te verschillen in hun behoefte aan Gβγ subunit-AC interacties 21. Hoewel de meeste studies van AC sensibilisatie model cellijnen (bijv. HEK293 cellen die individuele AC-isovormen) gebruikt, blijkt dat deze bevindingen vertalen naar natieve neuronale celmodellen 4,22. Meer recent, kunnen de effecten van AC isovorm selectieve remmers van kleine moleculen die in HEK293 cellen die AC-isovormen worden vertaald in vivo gedragsonderzoek 23.
Het ontbreken van een geïdentificeerde moleculaire mechanisme voor heterologe sensibilisatie waarschijnlijk weerspiegelt de complexiteit van de adaptieve respons en de unieke regulerende eigenschappen van de individuele AC-isovormen 12. Het ontrafelen van een dergelijke complexiteit wordt verder gecompliceerd door het gebruik van de methode omslachtig thoed heeft beperkte academische onderzoekers van dienst onpartijdige benaderingen. Bijvoorbeeld, onze vorige mechanistische studies betrof het gebruik van continu gekweekte cellulaire modellen met 24 - en 48-well weefselkweek formaat 15. Gekweekte cellen werden meestal gekweekt gedurende 48 uur en vervolgens onderworpen aan agonist behandeling (2-18 uur), gevolgd door een reeks van cel wassingen en incubaties (figuur 1). AC-isovorm specifieke cAMP protocols werden vervolgens toegepast gevolgd door meting van cAMP via een omslachtige en tijdrovende [3H] cAMP bindende methodologie 15,24. De duur van begin tot eind voor elke assay algemeen vereist een totaal van vier tot vijf dagen van cel plateren gegevensanalyse (figuur 1). De toepassing van nieuwe technologieën en automatisering heeft geleid tot duidelijke verbeteringen voor sensibilisatie studies in de industriële en HTS centrum setting. Bijvoorbeeld, een groep die werkt met het National Center for Chemical Genomics meldde een tweedaagse HTS testprocedure voor het identificeren van kleine molecule inhibitoren van μ opioïd receptor geïnduceerde sensibilisatie in 1536-well formaat 25.
Het huidige artikel beschrijft onze inspanningen om een HTS-test voor studies van heterologe sensibilisatie met behulp van technologieën die beschikbaar zijn op de meeste academische onderzoeksinstellingen ontwikkelen. Deze strategie werd bereikt door de integratie van het gebruik van cryogeconserveerde cellen uit cel modellen heteroloog tot de uiting van de D2 dopamine receptor in combinatie met endogene of individuele recombinante adenylylcyclase isovormen (CHO-D 2L of HEK-AC6 / D 2 L). Om onze doorvoer te verbeteren, hebben we onze vernieuwde 48 en sensibilisatie assay (ca.> 20 treden meer dan 4-5 dagen) een vijf-stap, dag assay in 384-well formaat, dat was in wezen "mixen en te lezen". De nieuwe indeling maakt gebruik van een commercieel verkrijgbare homogene tijdopgeloste fluorescentie (HTRF) test om cAMP acc metenumulation in intacte cellen met een multi mode plaat lezer. De test is robuust en vatbaar voor kleine molecuul screening, en kunnen effectief worden toegepast voor het screenen op remmers van heterologe sensibilisatie. Daarnaast bieden wij de gegevens die het gebruik van deze test met reverse transfectie van siRNA voor gerichte of genome wide siRNA bibliotheek screening met slechts een geringe wijziging in de algemene aanpak maakt.