心理药理学杂志。2017年12月;31(12): 1519–1526.
与精神分裂症相关的II组代谢型谷氨酸受体3(mGlu3,GRM3)亚型与典型的mGlu2相互作用并减少配体结合
,1 ,2 ,1,三和1
Aintzane García-Bea公司
1英国牛津大学Warneford医院精神病学系
保罗·哈里森
1英国牛津大学华纳福德医院精神病学系
三牛津健康NHS基金会信托,英国牛津华纳福德医院
特蕾西A巷
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2牛津布鲁克斯大学,英国牛津
三牛津健康NHS基金会信托,英国牛津华纳福德医院
摘要
关键词:代谢型谷氨酸受体,选择性剪接,G蛋白偶联受体,亚型,精神分裂症
材料和方法
构件
将具有C末端V5标签的GRM3、GRM3Δ4和GRM3Δ4的开放阅读框(GRM3Δ4-V5)克隆到pCI-neo表达载体(Promega E1841)中,使用生态1和XbaI公司限制站点。该载体使用人类巨细胞病毒启动子来驱动哺乳动物细胞中的组成性表达。在用于转染人类胚胎肾(HEK293T/17)细胞之前,通过定点突变(Stratagene 200523)对构建物进行测序和校正。选择该细胞系是因为它不表达内源性mGlu3,并通过逆转录聚合酶链反应证实(数据未显示)。
细胞培养和瞬时转染
HEK293T/17细胞(ATCC CRL-11268)保存在Dulbbeco改良的Eagle's培养基(DMEM;Sigma D6546)中,补充10%胎牛血清(FBS)(Sigma F9665)和4 mM l-谷氨酰胺(SigmaG7513)。细胞生长在3.8厘米2免疫细胞化学用玻璃盖玻片,western blot和放射配体结合分析用烧瓶,种子密度为5×104细胞/厘米2.
为了进行转染,将细胞接种、培养24小时,然后使用标准脂质方案进行转染。简单地说,每个构造(浓度为533.33 ng/μL,相当于200 ng/cm2)与20%葡萄糖以3:1 DNA与葡萄糖的比例混合。将浓度为5.6 mg/mL的聚乙烯亚胺(PEI;Sigma-Aldrich 408727)以1:3.3(PEI与DNA葡萄糖)的比例添加到混合物中。将混合物在室温下培养5分钟,然后添加到转染培养基(DMEM 4.5 g/L葡萄糖、10%FBS和2 mM谷氨酰胺)。细胞在转染混合物中培养24小时,然后交换培养基,并在收获前再培养24小时。
膜和细胞溶质部分制备
根据制造商的说明,使用试剂盒(美国加利福尼亚州米利皮塔斯市Biovision Incorporated)提取浓缩用于膜的细胞组分,并进行了微小修改。用细胞刮板收集细胞,并用均质器在均质缓冲液中溶解细胞。对于western blot实验,100µM碘乙酰胺和蛋白酶抑制剂(cOmpleteTM(TM),罗氏)添加到此缓冲液中。在1000×克在4°C下保持10分钟。收集所得上清液并以10000×克在4°C下放置30分钟,使膜部分颗粒化,最终上清液成为细胞溶质部分。对于western blot分析,将颗粒重新悬浮在RIPA缓冲液中(添加蛋白酶抑制剂),对于放射配体结合实验,将其重新悬浮在磷酸盐缓冲液(10 mM K2高性能操作4,1 mM千赫2人事军官4和100 mM KBr;pH值7.6)。按照标准方案,使用Bradford试验(Sigma B6916)测定总蛋白浓度。
蛋白质印迹
如前所述进行蛋白质印迹实验(加西亚-比亚特 2016年). 简单地说,将1µg总膜蛋白在4–20%的小蛋白聚丙烯酰胺凝胶(Bio-Rad 4561095)上,在100V的SDS/Tris/甘氨酸缓冲液(25 mM Tris-HCl,250 mM甘氨酸,0.1%SDS)中运行2 h。将蛋白质转移到PVDF(聚偏二氟乙烯)膜上(25 V过夜)用5%脱脂奶在PBST(含0.1%吐温20的磷酸盐缓冲液)中封闭40分钟。在室温下,用2%脱脂牛奶在PBST中进行一级和二级抗体孵育,分别孵育1小时和40分钟。按照制造商的说明添加了增强型化学发光试剂(英国拉夫堡费希尔科学公司GE Healthcare)。然后将这些斑点暴露在胶片上(GE Healthcare),并使用AlphaImager3400系统进行数字捕获。所用抗体的详细信息见.
表1。
抗体 | 供应商 | 产品代码 | 批次 | 表位 | 使用的浓度
|
---|
工作分解结构 | 国际商会 | 免疫共沉淀 |
---|
微胶3 | 阿布卡姆 | 约166608 | YJ100911CS型 | 845-C总站 | 1:100,000 | 1:5000 | – |
微胶3 | 阿布卡姆 | 约188750 | GR230043-1、GR230043-2 | N端域 | 1:1000 | | |
V5 HRP共轭 | Invitrogen公司 | 46-0708 | 861217 | 版本5 | 1:10,000 | – | – |
第5版FITC | Invitrogen公司 | 46-0308 | 1819586 | 版本5 | | 1:1000 | |
mGlu2/3型 | Millipore公司 | AB1553型 | 1652168 | 戊二醛C末端(NGREVVDSTTSSL) | – | – | 1:50 |
N-钙粘蛋白 | BD生物科学 | 610920 | 78545 | – | 1:10,000 | – | – |
GAPDH公司 | 阿布卡姆 | 约9484 | GR165366-3型 | – | 1:5000 | – | – |
α微管蛋白 | 阿布卡姆 | 约7291 | GR200985-3型 | aa 426–450型 | – | 1:2000 | – |
HRP山羊抗兔 | 比奥拉德 | 172-1019 | 350003011 | – | 1:10,000 | – | – |
HRP山羊抗小鼠 | 比奥拉德 | 172-1011 | 350003068 | – | 1:5000 | – | – |
Alexa 568山羊抗兔 | Invitrogen公司 | A11011型 | 623962 | – | – | 1:1000 | – |
Alexa 488山羊抗小鼠 | Invitrogen公司 | A11001型 | 632115 | – | – | 1:1000 | – |
Alexa 488驴抗鼠 | Invitrogen公司 | 2003年1月 | 1696197 | – | – | 1:1000 | – |
免疫细胞化学
HEK293T/17细胞生长在涂有50µg/mL聚赖氨酸(Sigma)的玻璃盖玻片上,并如上所述进行转染。细胞在多聚甲醛(4%w/v磷酸盐缓冲液(PBS)中室温下固定15分钟,在PBS中洗涤3次5分钟。细胞在含有0.1%Triton-100X和10%山羊血清的PBS中室温下封闭并渗透40分钟。一级抗体()在封闭溶液中稀释,并在室温下与细胞孵育1h。盖玻片在PBS中清洗三次,持续15分钟,并与二级抗体孵育()在室温下清洗40分钟,并在PBS中清洗三次15分钟,最后用蒸馏水冲洗。将盖玻片风干,用DAPI(Vector,H-1200)安装在Vectashide防褪色安装介质中,并在4°C下储存。
协同免疫沉淀
如前所述,进行了共免疫沉淀研究(González-Maeso等人 等人,2008年)稍作修改。简单地说,将1 mg总膜蛋白在4°C下与等量的RIPA缓冲液(R0278,Sigma)(含有1%SDS和2%Triton X-100)一起旋转培养1 h。在4°C下以17000 x g离心15分钟后,将上清液与蛋白A/g珠(sc-2003,Santa Cruz)孵育1小时,然后以14000转/分钟离心1分钟。将400微升上清液与40µL蛋白A/g珠和1:50稀释的mGlu2/3抗体孵育过夜()旋转轮上的温度为4°C。样品在4°C、17000 x g的温度下离心1分钟,用含有蛋白酶抑制剂(cOmplete)的RIPA缓冲液洗涤沉淀珠三次TM(TM),罗氏),并重新悬浮在含有0.5%SDS和1%Triton X-100的RIPA缓冲液中。用2×Laemmli缓冲液稀释珠子,煮沸5分钟,17000×g离心1分钟,4°C,用于western blot分析的上清液,并使用V5标签抗体进行探测().
统计分析
由未配对的Student’st吨-测试。饱和结合分析中的表观平衡解离常数(Kd)和特定结合位点的最大密度(Bmax)的值通过非线性分析确定。通过单因素方差分析(ANOVA)和Tukey事后检验对各组之间的Bmax和Kd进行比较。所有统计分析均使用GraphPad Prism v.6.0进行。重要性级别设置为第页<0.05,双尾。
结果
mGlu3Δ4以单体和二聚体形式存在,主要定位于细胞膜
在转染GRM3Δ4的HEK-293T/17细胞中,用N端抗mGlu3抗体进行western blotting,在~75kDa和~150kDa处显示条带,分别对应于单体和同二聚体mGlu2Δ4预测的分子量(,车道1和2)。信号集中在膜部分(,通道1),免疫反应性弱得多,仅在细胞溶质部分可清楚检测到二聚体(,车道2)。转染GRM3Δ4-V5(数据未显示)后,以及使用之前报道的定制抗mGlu3Δ4抗体时,mGlu2Δ4的带型和主要膜定位相同(加西亚-比亚特 2016年; 数据未显示)。胞浆蛋白GAPDH(和膜蛋白N-钙粘蛋白(,泳道5和6)用于评估每个级分的纯度。
免疫印迹显示mGlu3Δ4在膜部分富集,并以二聚体和单体的形式存在。通道1:mGlu3Δ4,膜分数。通道2:mGlu3Δ4,细胞溶质分数。通道3:GAPDH,膜分数。通道4:GAPDH,细胞溶质部分。通道5:N-钙粘蛋白,膜分数。通道6:N-钙粘蛋白,细胞溶质部分。泳道1、3和5以及泳道2、4和6来自同一样本。
进行免疫荧光以提供关于mGlu3Δ4细胞定位的进一步信息(). 首先,我们确认在转染GRM3后,典型的mGlu3在质膜和其他膜上显示出预期的定位(),与α-管蛋白联合免疫染色以描绘细胞形态证实(和). GRM3Δ4-V5的单独转染显示mGlu3Δ4的分布类似(到)信号集中在包括质膜在内的膜上。GRM3和GRM3Δ4-V5的共转染似乎没有改变mGlu3免疫反应性的分布(到。当非标记的GRM3Δ4被单次转染并使用N末端抗mGlu3抗体检测时,mGlu2Δ4的细胞内分布相同,表明V5标记不影响贩运(数据未显示)。
免疫荧光显示mGlu3和mGlu3-Δ4的主要膜定位。(a) –(c)转染GRM3,显示mGlu3(a)、微管蛋白(b)和合并图像(c)的免疫反应性。(d) –(f)转染GRM3Δ4-V5,显示mGlu3Δ4(d)、微管蛋白(e)和融合图像(f)的免疫反应性。(g) –(i)共转染GRM3和GRM3Δ4-V5,显示mGlu3(g)、微管蛋白(h)和融合图像(i)的免疫反应性。DAPI染色(蓝色)如(c)、(f)和(i)所示。棒材:10µm(注意(d)–(f)中的不同放大倍数)。
共免疫沉淀显示mGlu3Δ4与mGlu2相互作用
为了观察mGlu3Δ4和mGlu2是否相互作用,我们使用了与mGlu2/3抗体共同免疫沉淀法()并用V5标签抗体进行免疫印迹。正如预期的那样,当细胞分别转染GRM3Δ4-V5和GRM3,然后混合在一起时,未发现条带(而与GRM3Δ4-V5和GRM3共同转染的细胞产生的mGlu3Δ4条带的预测大小(,通道2),表明mGlu3确实与mGlu2Δ4发生物理相互作用。
共免疫沉淀显示mGlu3和mGlu3-Δ4的相互作用。通道1:将转染GRM3或GRM3Δ4-V5的细胞混合在一起,然后用mGlu2/3抗体进行免疫沉淀,并用V5标签抗体进行探测。通道2:细胞共同转染GRM3和GRM3Δ4-V5,然后用mGlu2/3抗体进行免疫沉淀,并用V5标签抗体进行探测。
致谢
我们感谢来自Micron Oxford Advanced Bioimaging Unit(由Wellcome Trust Strategic Award no.091911资助)的Andrew Jefferson提供共焦成像协助。我们感谢尼古拉斯·巴恩斯(Nicholas Barnes)、格兰特·丘吉尔(Grant Churchill)和哈维尔·冈萨雷斯-梅索(Javier González-Maeso)提供的专家建议和帮助,感谢利兹·通布里奇(Liz Tunbridge)对手稿的评论,感谢莎拉·阿特金森(Sarah Atkinson)为编写参考。AGB由阿方索·马丁·埃斯库德罗基金会的奖学金资助。
脚注
利益冲突声明:作者声明,与本文的研究、作者身份和/或出版没有潜在的利益冲突。
基金:作者透露,获得了以下财务支持,用于本文的研究、作者身份和/或出版:这项工作由威康信托基金(战略奖102616)和医学研究委员会(G0801747)资助,并由NIHR牛津健康生物医学研究中心提供支持。所表达的观点是作者的观点,而不一定是NHS、NIHR或卫生部的观点。
参考
Bulenger S、Marullo S、Bouvier M(2005)同源和异源二聚体在G蛋白偶联受体生物合成和成熟中的新作用.药物科学趋势
26: 131–137. [公共医学][谷歌学者] Collier DA、Eastwood BJ、Malki K等人(2016)精神分裂症遗传学研究进展:药物发现的网络和途径观.Ann N Y科学院
1366: 61–75. [公共医学][谷歌学者] Egan MF、Straub RE、Goldberg TE等人(2004)GRM3的变化影响认知、前额叶谷氨酸和精神分裂症风险.《美国科学院院刊》
101: 12604–12609.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Einstein R、Jordan H、Zhou W等人(2008)人类气道平滑肌G蛋白偶联受体超家族的选择性剪接使受体的补体多样化
《美国科学院院刊》
105:5230–5235。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Farran B.(2017)GPCR低聚物的生理和治疗相关性研究进展.药理学研究
117: 303–327. [公共医学][谷歌学者] Flajolet M、Rakhilin S、Wang H等(2003)蛋白磷酸酶2C选择性结合代谢型谷氨酸受体3并使其脱磷.《美国科学院院刊》
100: 16006–16011.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Fromer M、Roussos P、Sieberts SK等人(2016)基因表达阐明精神分裂症多基因风险的功能影响.自然神经科学
19: 1442–1453.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] García-Bea a、Walker MA、Hyde TM等人(2016)精神分裂症的代谢型谷氨酸受体3(mGlu3;mGluR3;GRM3):抗体特征和半定量western blot研究.精神分裂症研究
177: 18–27.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] González-Maeso J、Ang RL、Yuen T等(2008)与精神病相关的5-羟色胺/谷氨酸受体复合物的鉴定.自然
452: 93–97.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] 古雷维奇VV,古雷维奇EV.(2008)GPCR是如何和为什么二聚的?趋势
药理学
29: 234–240.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Harrison PJ,Weinberger博士(2005)精神分裂症基因、基因表达与神经病理学:关于它们的趋同问题.摩尔精神病学
10: 40–68. [公共医学][谷歌学者] Harrison PJ、Lyon L、Sartorius LJ等人(2008年)代谢型谷氨酸受体3(mGluR3,mGlu3,GRM3级)精神分裂症的表达、功能和参与.心理药理学杂志
22: 308–322. [公共医学][谷歌学者] Hermans E,Challiss RA。(2001)I组代谢型谷氨酸受体的结构、信号和调节特性:原型家族C G蛋白偶联受体.生物化学J
359: 465–484.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Heydorn A、Söndergaard BP、Ersböll B等人(2004年)7TM受体C末端尾部文库。与提议的内吞后分选蛋白ERM-结合磷酸蛋白50(EBP50)、N-乙基马来酰亚胺敏感因子(NSF)、分选连接蛋白1(SNX1)和G蛋白偶联受体相关分选蛋白(GASP)的相互作用.生物化学杂志
279:54291–54303。[公共医学][谷歌学者] 黄S,曹J,江M,等(2011)代谢型谷氨酸受体激活中的结构域间运动.《美国科学院院刊》
108: 15480–15485.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Johnson BG、Wright RA、Arnold MB等人(1999)[3H]-LY341495作为II组代谢型谷氨酸(mGlu)受体的新型拮抗剂放射配体:与mGlu受体亚型表达细胞膜结合的特性.神经药理学
38: 1519–1529. [公共医学][谷歌学者] Kandaswamy R、McQuillin A、Sharp SI等人(2013)双相情感障碍代谢型谷氨酸受体3基因Kozak序列变异的遗传关联、突变筛查和功能分析.JAMA精神病学
70: 591–598. [公共医学][谷歌学者] Karpa KD、Lin R、Kabbani N等人(2000年)多巴胺D3受体与自身相互作用,截短的D3剪接变异体d3nf:D3-d3nf相互作用导致D3受体定位错误.分子药理学
58: 677–683. [公共医学][谷歌学者] Kim SH、Steele JW、Lee SW等人(2014)神经原性II组mGluR拮抗剂改善阿尔茨海默病Aβ寡聚体小鼠的学习能力并降低焦虑.摩尔精神病学
19: 1235–1242.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Kingston AE、Ornstein PL、Wright RA等人(1998)LY341495是一种II组代谢型谷氨酸受体的纳米级强效选择性拮抗剂.神经药理学
37: 1–12. [公共医学][谷歌学者] Kinon BJ、Millen BA、Zhang L等(2015)精神分裂症患者对代谢型谷氨酸2/3受体激动剂甲硫咪胍敏感的靶向人群的探索性分析.生物精神病学
78: 754–762. [公共医学][谷歌学者] Kleinman JE、Law AJ、Lipska BK等人(2011年)精神分裂症的遗传神经病理学:一个老问题的新方法和死后人脑的新用途.生物精神病学
69: 140–145.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Krystal JH、Abi-Saab W、Perry E等人(2005年)NMDA谷氨酸受体拮抗剂氯胺酮对健康人类受试者工作记忆破坏作用减弱的初步证据(通过使用第二组代谢型谷氨酸受体激动剂LY354740进行预处理).精神药理学
179: 303–309. [公共医学][谷歌学者] Law AJ、Lipska BK、Weickert CS等人(2006年)神经调节蛋白1转录物在精神分裂症中差异表达,并受与该疾病相关的5’SNPs调节.《美国科学院院刊》
103: 6747–6752.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Li M、Jaffe AE、Straub RE等(2016)。a)人特异性AS3MT亚型和BORCS7是10q24.32精神分裂症相关基因座的分子危险因素.自然·医学
22: 649–656. [公共医学][谷歌学者] 李毅、范德盖恩B、雷A等(2016)。b)RNA剪接是遗传变异和疾病之间的主要联系.科学类
352: 600–604.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Magalhaes AC、Dunn H、Ferguson SS。(2012)GPCR相互作用蛋白对GPCR活性、贩运和定位的调节.杂志
165: 1717–1736.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Moghaddam B,Adams BW(1998)第II组代谢型谷氨酸受体激动剂逆转苯环利定对大鼠的作用.科学类
281: 1349–1352. [公共医学][谷歌学者] Moreno J、Sealfon S、Gonzalez-Maeso J(2009)II组代谢型谷氨酸受体与精神分裂症.细胞分子生命科学
66: 3777–3785.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Muto T、Tsuchiya D、Morikawa K等人(2007年)II/III类代谢型谷氨酸受体胞外区域的结构.《美国科学院院刊》
104: 3759–3764.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Niswender CM,康涅狄格州PJ。(2010年)代谢性谷氨酸受体:生理学、药理学和疾病.Ann Rev药理学毒理学
50: 295–322.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Parikshak NN、Swarup V、Belgard TG等(2016)孤独症患者lncRNA、剪接和区域基因表达模式的全基因组变化.自然
540: 423–427.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Patil ST、Zhang L、Martenyi F等(2007)激活mGlu2/3受体作为治疗精神分裂症的新方法:一项随机2期临床试验.自然·医学
13: 1102–1107. [公共医学][谷歌学者] Rozenfeld R、Devi L.(2010年)受体异构化与药物发现。趋势
药理学
31: 124–130.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Sartorius LJ、Nagappan G、Lipska BK等人(2006年)人代谢型谷氨酸受体3的选择性剪接.神经化学杂志
96:1139–1148。[公共医学][谷歌学者] Sartorius LJ、Weinberger DR、Hyde TM等人(2008)患有精神分裂症风险SNP患者背外侧前额叶皮质GRM3剪接变异体的表达增加.神经精神药理学
33: 2626–2634. [公共医学][谷歌学者] Scarselli M、Annibale P、McCormick PJ等人(2016)通过纳米透镜揭示G蛋白偶联受体在单分子水平上的齐聚:方法、动力学和生物功能.FEBS J公司
283: 1197–1217. [公共医学][谷歌学者] 精神基因组学联合会精神分裂症工作组(2014年)108个精神分裂症相关基因座的生物学意义.自然
511: 421–427.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Schubert CR、Xi HLS、Wendland JR等(2015)将人类遗传学转化为精神分裂症的新治疗靶点.神经元
84: 537–541. [公共医学][谷歌学者] Swanson CJ、Bures M、Johnson MP等(2005)代谢性谷氨酸受体作为焦虑和应激障碍的新靶点.Nat Rev药物发现
4: 131–144. [公共医学][谷歌学者] 高田A、松本N、加藤T(2017)人脑剪接QTL的全基因组鉴定及其在精神分裂症相关基因座中的富集.国家公社
8:14519。[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Tan H-Y、Chen Q、Sust S等(2007)儿茶酚-O-甲基转移酶和II型代谢型谷氨酸受体3基因在工作记忆和脑功能中的表达.《美国科学院院刊》
104: 12536–12541.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Tao R、Cousijn H、Jaffe AE等(2014)的表达式ZNF804A型在人脑中,精神分裂症、双相情感障碍和重度抑郁障碍的改变。精神病风险变异体rs1344706调控的新转录物.JAMA精神病学
71: 1112–1120.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] Trejo J,Coughlin SR.(1999)蛋白酶激活受体-1和P物质受体的细胞质尾部指定溶酶体的分选与回收.生物化学杂志
274: 2216–2224. [公共医学][谷歌学者] Vafabakhsh R、Levitz J、Isacoff EV.(2016)C类G蛋白偶联受体的构象动力学.自然
524: 497–501.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者] 肖X,常H,李明(2017)精神遗传学研究中非编码风险变异的分子机制.摩尔精神病学
22: 497–511.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]