5-HT1AR和OX1R二聚化介导的信号途径及作用的研究

来源 :曲阜师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cho159753
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食欲素1型受体(Orexin receptor 1,OX1R)和5-羟色胺1A受体(Serotonin1A receptor,5-HT1AR)均属于G蛋白偶联受体,研究发现两者在抑郁症的发生发展中具有重要的作用。研究报道大部分的G蛋白偶联受体可以形成二聚体,通过不同的代谢通道发挥不同的生物学作用,但5-HT1AR与OX1R二聚化的研究未见报道。本课题通过检测5-HT1AR和OX1R二聚体的形成,以及二聚化之后信号通路的改变,并探究该二聚体对抑郁症的影响,以期为抑郁症的治疗提供新的理论基础。本课题首先利用慢性温和不可预知性刺激(Chronic unpredictable mild stress,CUMS)的方法制作抑郁症模型。再者应用激光共聚焦显微镜和原位邻近连接技术检测5-HT1AR与OX1R在细胞膜上的表达以及两受体的二聚化。然后通过质谱检测5-HT1AR和OX1R发生二聚化的关键交界面。其次将5-HT1AR与OX1R单独或共同转染到人源胚胎肾母细胞(HEK293T)中,HEK293T-5-HT1AR组、HEK293T-OX1R组以及HEK293T-5-HT1AR/OX1R组给予激动剂Orexin A和8-OH-DPAT刺激,利用Ca2+试剂盒(Fluo-4-NW)检测二聚体对Gq信号通路的影响;利用生物发光共振能量转移(BRET)分析HEK293T-5-HT1AR/OX1R细胞中环磷酸腺苷(Cyclic adenosine monophosphate,c AMP)信号分子的变化;利用双荧光素酶法检测活化T细胞核因子(Nuclear factor activated T cells,NFAT)、c AMP应答元件(c AMP response element,CRE)等细胞核内报告基因的表达;利用BRET分析HEK293T-5-HT1AR/OX1R细胞与Gq和Gs蛋白的结合;Western blotting技术检测HEK293T-5-HT1AR、HEK293T-OX1R以及HEK293T-5-HT1AR/OX1R细胞c AMP反应元件连接蛋白(c AMP response element binding protein,CREB)的变化。最后我们利用抑郁症模型研究5-HT1AR和OX1R的功能学效应,利用双受体免疫荧光、原位邻近连接技术检测两受体在正常组、抑郁组、抑郁治疗组中二聚体表达水平的变化。本课题利用CUMS的方法制作抑郁症动物模型,通过糖水偏爱实验(p<0.001)、体重增加实验(p<0.01)、热敏感实验(p<0.01)对大鼠进行行为学评价。然后通过实验证实5-HT1AR和OX1R均在细胞膜上表达并且形成二聚体;通过质谱检测发现在受体未活化状态下,5-HT1AR和OX1R晶体结构交界面以TMD4、5相互结合发生二聚化;活化状态下,5-HT1AR/OX1R二聚体晶体结构交界面由TMD4、5转变成了TMD6;给予相应激动剂刺激后,5-HT1AR和OX1R异源二聚体使细胞内游离的Ca2+浓度较OX1R原单体显著降低,而c AMP的含量较5-HT1AR原单体显著增加(p<0.05),表明5-HT1AR和OX1R二聚化后偏离了两受体原单体的Gq、Gi信号通路;Orexin A和8-OH-DPAT共刺激引起HEK293T-5-HT1AR/OX1R细胞内信号反应元件CRE信号因子的表达水平显著上调(p<0.01),而NFAT和SRE信号因子的表达水平显著降低(p<0.001),表明OX1R和5-HT1AR发生二聚化之后偏离了原单体的信号传导,而与Gs蛋白的亲和力增加;G蛋白结合实验显示,在Orexin A和8-OH-DPAT共同刺激下,HEK293T-5-HT1AR/OX1R细胞与Gq蛋白的结合能力比Orexin A刺激HEK293T-OX1R细胞的结合能力较弱,而HEK293T-5-HT1AR/OX1R细胞与Gs蛋白的结合能力比Orexin A刺激HEK293T-OX1R细胞和8-OH-DPAT刺激HEK293T-5-HT1AR细胞显著增强(p<0.01)。上述结果提示,5-HT1AR/OX1R二聚体偏向于Gs信号通路;Western blotting结果显示:在时间梯度中,与HEK293T-OX1R组和HEK293T-5-HT1AR组相比,HEK293T-5-HT1AR/OX1R组在Orexin A或8-OH-DPAT的刺激下,p-CREB的表达水平明显升高,且在激动剂刺激10分钟达到最大值(p<0.01)。在浓度梯度中,Orexin A或8-OH-DPAT的浓度分别为0~100n M,在100n M浓度下,HEK293T-5-HT1AR/OX1R组与HEK293T-OX1R组和HEK293T-5-HT1AR组相比,p-CREB的表达水平明显升高(p<0.001);在PKA抑制剂H89处理组中,5-HT1AR/OX1R二聚体p-CREB的表达水平比未刺激组明显降低(p<0.01),而在PKC抑制剂U73122处理组中,5-HT1AR/OX1R二聚体p-CREB的表达水平与未刺激组相当,实验表明5-HT1AR/OX1R二聚体影响CREB磷酸化水平主要是通过c AMP/PKA信号通路而不是PLC/PKC途径。将大鼠脑组织制作成石蜡切片,通过免疫荧光实验检测到5-HT1AR和OX1R两受体均在海马组织的细胞膜上表达;利用邻位连接技术检测大鼠正常组、抑郁组、抑郁治疗组海马中5-HT1AR/OX1R二聚体水平的变化,发现抑郁组5-HT1AR/OX1R二聚体水平较正常组明显降低,给予Orexin A或8-OH-DPAT刺激后,表达水平明显增加。本课题证明5-HT1AR和OX1R能够形成二聚化,在激动剂Orexin A和8-OH-DPAT的刺激下,5-HT1AR/OX1R改变了原单体信号通路,与Gq、Gi蛋白结合减少,与Gs蛋白的结合明显增加。一方面阐释了5-HT1AR/OX1R二聚体的形成及对下游信号通路的影响;另一方面揭示5-HT1AR/OX1R二聚体参与抑郁症的发生发展,也为抑郁症的临床治疗提供了重要的理论依据。
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