Proteaz ile aktive olan reseptörler (PAR'lar)1,2,3, trombositler ve endotel hücreleri 4,5,6,7 dahil olmak üzere çeşitli hücre tiplerinde eksprese edilen A sınıfı G proteinine bağlı reseptörlerin (GPCR'ler) bir alt ailesidir. GPCR'lerin çoğundan farklı olarak, PAR'lar benzersiz bir molekül içi aktivasyon moduna sahiptir. Çoğu GPCR, farklı bir bağlanma cebi ile etkileşime giren çözünür ligandlar tarafından aktive edilir, ancak PAR'lar, N-terminalinin proteolitik bölünmesi ile aktive edilir, bu da bir hücre 6,8,9'un yüzeyindeki hücre dışı döngü 2 alanı ile etkileşime girebilen yeni bir bağlı ligand ile sonuçlanır. Bu etkileşim reseptörü aktive eder ve iltihaplanma ve trombosit aktivasyonugibi etkileri teşvik eden çeşitli sinyal yollarını başlatabilir 4,10,11,12. Farklı proteazlar, N-terminali üzerindeki benzersiz bölgelerde bölünme yoluyla PAR'ları aktive edebilir ve farklı sinyal yollarını başlatan reseptör konformasyonlarını stabilize eden farklı bağlı ligandları (TL) ortaya çıkarır 9,13,14,15. Örneğin, alt ailenin en iyi çalışılmış üyesi olan PAR1'de, trombin tarafından bölünme, trombosit aktivasyonu ve endotelyuma lökosit alımı dahil olmak üzere çok sayıda biyolojik süreci desteklemek için kullanılır, ancak reseptör aşırı eksprese edildiğinde veya aşırı aktive edildiğinde zararlı etkilere yol açabilir 4,16,17,18,19,20,21 . Tersine, aktive protein C (aPC) ile bölünme, anti-enflamatuar etkileri ve endotel bariyerlerinin korunmasını teşvik edebilir 15,22,23,24,25,26,27,28,29. PAR'lar ayrıca moleküller arası bir şekilde TL'lerin peptit analogları tarafından da aktive edilebilir 13,30,31. Bu peptitler, PAR hedefli proteazlar yerine PAR inhibisyonunu (modülasyon) ölçmek için rutin olarak kullanılır ve bu protokolde kullanılırlar.
Sepsis22,32, kardiyovasküler hastalık 33,34,35,36,37,38, böbrek hastalığı 39,40,41,42, orak hücre hastalığı43, fibroz44, osteoporoz ve osteoartrit45 dahil olmak üzere çok sayıda bozukluk patolojik PAR1 sinyali ile ilişkilidir,46, nörodejenerasyon 47,48,49,50,51 ve kanser 52,53,54,55,56,57,58,59. PAR1 antagonistleri, 1990'lardan beri kardiyovasküler hastalık için antiplatelet ajanlar olarak incelenmiştir ve reseptörle ilişkili hastalıkların artan listesi, biyolojik problar (alet bileşikleri) veya potansiyel terapötikler olarak kullanılmak üzere yeni ligandların tanımlanmasını gerektirmektedir. Şu anda, yüksek riskli hastalarda koroner arter hastalığını tedavi etmek için kullanılan FDA onaylı tek bir PAR1 antagonisti olan vorapaxar bulunmaktadır 34,36,37,60. Alternatif bir PAR1 antagonisti olan pepducin PZ-128, kalp kateterizasyonu hastalarında trombozu önlemek için başarılı bir faz II çalışmasını tamamladı38. Dockendorff grubu, parmodulinler 61,62 olarak bilinen ayrı bir küçük molekül sınıfı olan PAR1 ligandlarının tıbbi kimyası ve farmakolojisine odaklanmıştır. Vorapaxar gibi bildirilen PAR1 antagonistlerinin aksine, parmodulinler, aPC'ye benzer sitoprotektif etkileri teşvik ederken Gαq yolunu seçici olarak bloke eden PAR1'in allosterik, önyargılı modülatörleridir. Vorapaxar gibi güçlü ortosterik PAR1 antagonistlerinin aksine, yayınlanan parmodulinler de geri dönüşümlüdür 63,64,65.
Başlangıçta, parmodulinler Flaumenhaft ve meslektaşları tarafından trombositlerde P-selektin ekspresyonunu veya granül sekresyonunu inhibe etme yetenekleri nedeniyle tanımlandı61,66. Bununla birlikte, parmodulinlerin endotel hücreleri üzerindeki etkilerini incelemek için alternatif bir yöntem gerekliydi. GPCR ile ilgili sinyalleri izlemenin yaygın bir yöntemi, uygun bir hücre içi kalsiyum bağlayıcı boya67,68 kullanılarak ölçülebilen önemli bir ikincil haberci olan hücre içi Ca2+ mobilizasyonunu ölçmektir. PAR1 tarafından indüklenen kalsiyum mobilizasyonunun Gαq 69,70'in aktivasyonu yoluyla olduğunu gösteren önemli kanıtlar sağlanmıştır. Bağlı ligandı (veya uygun bir eksojen ligand) tarafından aktive edildikten sonra, PAR1, Gαq alt birimine bağlı guanozin difosfatın (GDP) guanozin trifosfat (GTP) ile değiştirilmesine neden olan konformasyonel bir değişikliğe uğrar.68. Gαq alt birimi daha sonra fosfatidilinositol 4,5 bifosfatın (PIP2) hidrolizini katalize eden ve 1,4,5-inositol trifosfat (IP3) ve diasilgliserol (DAG) oluşturan fosfolipaz Cβ'yı (PLC-β) aktive eder. Son olarak, IP3, endoplazmik retikulumun zarındaki IP3'e duyarlı Ca2+ kanallarına bağlanır ve Ca2+'nın sitoplazmaya salınmasına izin verir, burada hücrelere eklenen Fluo-4 gibi Ca2+ bağımlı floresan boyalara bağlanabilir71. Bu işlem saniyeler içinde gerçekleşir ve Ca2+ konsantrasyonunu 100 kat artırabilir, bu da kalsiyuma bağlı boya miktarında ciddi bir değişikliğe ve sağlam bir floresan sinyaline yol açar.
2018'de Dockendorff grubu,PAR1 72'nin Gαq yolunun antagonistlerini tanımlamak için kullanılabilecek orta verimli bir Ca 2+ mobilizasyon testini açıkladı. Test, PAR926 ekspresyonunda gözle görülür bir değişiklik olmadan çoklu geçişler için kullanılabilen ve sitoprotektif etkilerin in vitro ölçümleri için kurulan hibrit bir insan endotel hücre hattı olan EA.hy731'ü kullandı.
Orijinal protokol, 96 oyuklu plakalarda EA.hy926 hücrelerini kullandı ve 488 nm'de yoğun floresansı ve yüksek hücre geçirgenliği nedeniyle seçilen Fluo-4 / boyası ile yüklendi. Boya hücrelere yüklendikten sonra, otomatik 8 kanallı bir sıvı işleyici ile uzun yıkama adımları gerçekleştirildi (96 kanallı yıkayıcı gibi daha hızlı sıvı işleme yöntemlerine erişilemiyordu). Bu testin tekrarlanabilirliği, dikkatli, otomatik robotik ortam değişiklikleri olmadan olandan daha üstündü. Antagonistler daha sonra hücrelerle inkübe edildi, PAR1, seçici bir agonistin (bir seferde 16 kuyucuk) sıralı ilavesi yoluyla aktive edildi ve aktiviteyi belirlemek için kalsiyum mobilizasyonu ve boya bağlanmasından kaynaklanan floresan değişiklikleri ölçüldü.
Bu protokol, PAR1 aracılı kalsiyum mobilizasyonunun ölçülmesine izin verirken, her 96 oyuklu plakayı test etmek için gereken süre ile sınırlıdır. Uzun deney süreleri, yalnızca her gün taranabilecek bileşiklerin sayısının sınırlı olması nedeniyle değil, aynı zamanda zamanla boya akışının meydana gelmesi ve bazal floresansı artırarak tahlil penceresini daraltması nedeniyle de sorunludur. Uzun deney süresine katkıda bulunanlardan biri, plaka yıkama için 8 kanallı bir sıvı işleyicinin kullanılmasıdır ve bu da her deneye 30 dakikadan fazla ekler. Tedarik zinciri sorunları nedeniyle gerekli ipuçlarının elde edilmesi de zorlaştı. Burada, sıvı bir işleyici gerektirmeyen ve bu nedenle daha yüksek verimde çalıştırılabilen PAR aracılı kalsiyum mobilizasyon testi için güncellenmiş bir protokol rapor edilmiştir. Bu protokol aynı zamanda hücre içi kalsiyum mobilizasyonuna yol açan diğer GPCR'lerle sinyalizasyonu ölçmek için de uygun olmalıdır. Bu güncellenmiş plaka okuyucu protokolü, pahalı hücre görüntüleme cihazları için kaynaklara sahip olmayan ancak çok sayıda bileşiği hızlı bir şekilde taraması gereken akademik ve küçük endüstriyel laboratuvarlar için idealdir. Bir plaka görüntüleyici kullanılarak yapılan bir kalsiyum mobilizasyon testi örneği için, Caers ve ark.74'e bakınız.