孤儿GPCRs功能研究的新策略:光控激活孤儿受体GPR37和GPR6

基本信息
批准号:31800903
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:郑武
学科分类:
依托单位:温州医科大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈行军,谢斌,叶芬芬,栾亚楠,望牟燃,黄琳珊
关键词:
孤儿受体光激活光遗传学通道视紫红质蛋白
结项摘要

There are still ~100 orphan GPCRs that lack the endogenous ligands, which hamper functional dissection of this class of important drug targets. To overcome this major limit and based on the evolutionarily conserved transmembrane , we propose that the opto-orphan GPCR chimera (opto-XR, by replacing the extracellular and transmembrane fragments of Channelrhodopsin-2 with the corresponding parts of orphan GPCRs). The opto-XR can bypass the endogenous ligand and directly activate orphan GPCR by light. To illustrate this approach, we have successfully designed the opto-GPR37 construct (GPR37 belongs to the Gi type) and demonstrated that its activation by the light elicited signal transduction and behavioral changes. In this project, we will build upon this finding to fully develop the novel opto-orphan GRPR approach for functional dissection of orphan GPCR from two aspects: 1) By leveraging the unique ability of opto-GPR37 to activate GPR37 signaling in time- and cell-specific manner, we will determine the role of GPR37 in modulation of anxiety-, depression- and social interaction-related behaviors. 2) We will further explore the general applicability of opto-orphan GPCR strategy for other orphan GPCRs by evaluating our newly designed opto-GPR6 (GPR6 belongs to Gs type) for its ability to elicit specific signaling and behavioral responses. The information derived from this project will allow us to establish an entirely new strategy to bypass the lack of endogenous ligand to specifically activate orphan GPCRs in defined cells for functional investigation of orphan receptors, facilitating the discovery of novel orphan GPCR-targeting drugs.

至今仍有约100种孤儿G蛋白偶联受体,因内源性配体的未知,限制了该类重要潜在药物靶点的功能研究。为打破这一瓶颈,根据孤儿G蛋白偶联受体和光敏蛋白Channelrhodopsin-2(ChR2)在进化上保守的跨膜结构特征,我们首次提出构建ChR2-孤儿GPCR嵌合体(opto-XR,孤儿GPCR的胞外和跨膜段替换为ChR2的相应序列),实现光控激活孤儿受体。以Gi型GPR37为例,首次构建opto-GPR37,证实光控激活opto-GPR37可诱导GPR37信号转导及行为反应。在本课题中,(1)利用opto-GPR37在精确时间和特定细胞激活GPR37,研究GPR37对焦虑、抑郁和社交行为的作用,探索其新功能;(2)在构建opto-GPR6(Gs型)的基础上,探讨该方法在其他孤儿受体功能性研究的广泛适用性。本项目将有助于建立孤儿受体功能研究的新策略, 为GPCR药物新靶点开发提供依据。

项目摘要

至今仍有约100种孤儿G蛋白偶联受体,因内源性配体的未知,限制了该类重要潜在药物靶点的功能研究。为打破这一瓶颈,根据孤儿G蛋白偶联受体和光敏蛋白Channelrhodopsin-2(ChR2)在进化上保守的跨膜结构特征,我们首次提出构建ChR2-孤儿GPCR嵌合体(opto-XR,孤儿GPCR的胞外和跨膜段替换为ChR2的相应序列),实现光控激活孤儿受体。在本课题中,(1)利用opto-GPR37在精确时间和特定细胞激活GPR37,研究GPR37对焦虑和抑郁行为的作用,探索其新功能;(2)在构建opto-GPR6(Gs型)的基础上,探讨该方法在其他孤儿受体功能性研究的广泛适用性。在本项目研究中,我们完成了如下研究内容:1)利用片段替换实验,进一步证明opto-XR技术激活孤儿受体下游信号的特异性;2)利用opto-GPR37证明了在SNc和VTA两个不同脑区激活GPR37对抑郁样行为的双向调控作用;3)利用opto-GPR37证明在SNC脑区长时程激活GPR37对运动的抑制作用;4)在细胞和整体动物水平,证明了光激活opto-GRP6可模拟GPR6信号通路的激活,并证实了GPR6对工作记忆的调控作用。本项目一方面为孤儿受体GPR37和GPR6的功能研究提高了新的证据,另一方面将有助于建立孤儿受体功能研究的新策略, 为GPCR药物新靶点开发提供依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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