Summary

עמודי כרומטוגרפיה של זיקה לממברנת התא לזיהוי מטבוליטים מיוחדים של צמחים המקיימים אינטראקציה עם קולטן Tropomyosin Kinase משותק B

Published: January 19, 2022
doi:

Summary

הפרוטוקול מתאר את ההכנה של עמודי כרומטוגרפיית זיקה של קרום התא (CMAC) עם שברי קרום תאים משותקים המכילים חלבוני קולטן B טרנס-ממברנה tropomyosin kinase פונקציונליים. כמו כן מוסבר השימוש בעמודות CMAC בזיהוי מטבוליטים צמחיים מיוחדים המקיימים אינטראקציה עם קולטנים אלה ונוכחים בתערובות טבעיות מורכבות.

Abstract

כימיקלים המסונתזים על ידי צמחים, פטריות, חיידקים וחסרי חוליות ימיים היו מקור עשיר לפגיעות ומובילות של תרופות חדשות. תרופות כגון סטטינים, פניצילין, פקליטקסל, רפמיצין או ארטמיסינין, המשמשים בדרך כלל בפרקטיקה הרפואית, זוהו לראשונה ובודדו ממוצרים טבעיים. עם זאת, זיהוי ובידוד של מטבוליטים מיוחדים פעילים ביולוגית ממקורות טבעיים הוא תהליך מאתגר וגוזל זמן. באופן מסורתי, מטבוליטים בודדים מבודדים ומטוהרים מתערובות מורכבות, בעקבות מיצוי הביומסה. לאחר מכן, המולקולות המבודדות נבדקות במבחנים פונקציונליים כדי לאמת את פעילותן הביולוגית. כאן אנו מציגים את השימוש בעמודות כרומטוגרפיית זיקה של קרום התא (CMAC) לזיהוי תרכובות פעילות ביולוגית ישירות מתערובות מורכבות. עמודות CMAC מאפשרות זיהוי של תרכובות המקיימות אינטראקציה עם חלבוני טרנס-ממברנה פונקציונליים משותקים (TMPs) המוטבעים בסביבה הדו-שכבתית הפוספוליפידית המקורית שלהם. זוהי גישה ממוקדת, הדורשת הכרת ה-TMP שאת פעילותו מתכוונים לווסת עם המועמד החדש שזוהה לתרופה עם המולקולה הקטנה שזוהתה. בפרוטוקול זה, אנו מציגים גישה להכנת עמודות CMAC עם קולטן tropomyosin קינאז משותק B (TrkB), אשר התגלה כמטרה בת קיימא לגילוי תרופות עבור הפרעות רבות במערכת העצבים. במאמר זה, אנו מספקים פרוטוקול מפורט להרכבת עמודת CMAC עם קולטני TrkB משותקים באמצעות קווי תאי נוירובלסטומה המבטאים יתר על המידה קולטני TrkB. כמו כן, אנו מציגים את הגישה לחקור את הפונקציונליות של העמודה ואת השימוש בה בזיהוי מטבוליטים צמחיים מיוחדים המקיימים אינטראקציה עם קולטני TrkB.

Introduction

תערובות בוטניות עשירות בתרכובות פעילות פרמקולוגית1, משמשות כמקור טוב לזיהוי להיטים של תרופות חדשות ומובילות 2,3,4,5. הגילוי של תרופות חדשות ממוצרים טבעיים היה גישה פורייה ותרופות רבות שאושרו כיום מקורן בתרכובות שזוהו לראשונה בטבע. המגוון הכימי של תרכובות טבעיות קשה להתאמה על ידי ספריות מעשה ידי אדם של מולקולות מסונתזות כימית. תרכובות טבעיות רבות מתקשרות עם מטרות חלבונים אנושיות ומווסתות אותן, ויכולות להיחשב למולקולות דמויות-תרופה שעברו אופטימיזציה אבולוציונית6. תרכובות טבעיות אלה מתאימות במיוחד לזיהוי עופרת סמים לשימוש בהפרעות נוירולוגיות6. שתיים מהתרופות המאושרות כיום על ידי ה-FDA לטיפול במחלת אלצהיימר (AD) מופקות מאלקלואידים טבעיים, כלומר: גלנטמין וריבסטיגמין (נגזרת של physostigmine)6. L-DOPA, כיום התרופה הנפוצה ביותר למחלת פרקינסון, זוהתה לראשונה מהשעועית הרחבה (Vicia faba L.) 7. פרגוליד וליזורייד, אגוניסטים של קולטן דופמינרגי הם הנגזרות של אלקלואידים ארגוט טבעיים מהפטריה הטפילית Claviceps purpurea8. רסרפין, אלקלואיד שבודד מנחש הודי (Rauvolfia serpentina (L.) Benth. ex Kurz) היה אחד התרופות האנטי-פסיכוטיות הראשונות9. לאחרונה, תגובה חיסונית לא מווסתת ודלקת מערכתית נקשרו להתפתחות של מחלות נוירולוגיות רבות, כגון הפרעת דיכאון מז’ורי או מחלות נוירודגנרטיביות10. תזונה מבוססת צמחים יחד עם התערבויות אחרות באורח החיים נמצאה כמשפרת את היכולות הקוגניטיביות והתפקודיות בקרב קשישים 11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21 . מולקולות אלקטרופיליות מסוימות השייכות לטריטרפנים ולפוליפנולים נמצאו כמכשירות תגובות דלקתיות הן במודלים של in vitro והן במודלים in vivo 12. לדוגמה, תרכובות טבעיות המכילות α,β-קרבוניל בלתי רווי (לדוגמה, כורכומין, סינמאלדהיד), או קבוצת איזותיוציאנטים (למשל, סולפוראפן) מפריעות לדמריזציה של קולטן דמוי אגרה-4 (TLR4) המעכבת את הסינתזה במורד הזרם של ציטוקינים פרו-דלקתיים בקו תאי פרו-B תלויי מורין אינטרלוקין-3בקו 12,22 . עדויות אפידמיולוגיות מצביעות על כך שפיטוכימיקלים תזונתיים, הנמצאים במטריצות מזון מורכבות, עשויים גם הם להוות מקור בר קיימא של תרופות חדשות המובילות6.

אחד המכשולים העיקריים בזיהוי מולקולות פעילות ביולוגית הנמצאות בתמציות צמחים, כולל מזון צמחי, הוא המורכבות של הדגימות הנחקרות. באופן מסורתי, התרכובות הבודדות מבודדות, מטוהרות, ולאחר מכן נבדקות לפעילות ביולוגית. גישה זו מובילה בדרך כלל לזיהוי התרכובות הנפוצות והמאופיינות ביותר. גישות לגילוי תרופות פנוטיפיות ללא מטרה מולקולרית מוגדרת מסתמכות על פיצול מונחה ביולוגית של תערובות מורכבות23. בגישה זו, תמצית מחולקת לתת-שברים פחות מורכבים שנבדקים לאחר מכן במבחנים פנוטיפיים. הבידוד והטיהור של תרכובות פעילות מונחים על ידי פעילות ביולוגית המאומתת בבדיקה. הידע על זהותה של מטרה תרופתית מוגדרת עשוי להאיץ באופן משמעותי את זיהוי התרכובות הפעילות מבחינה פרמקולוגית הקיימות בתערובות מורכבות. גישות אלה מבוססות בדרך כלל על אימוביליזציה של המטרה המולקולרית, למשל, אנזים, על משטח מוצק, כמו חרוזים מגנטיים23. המטרות המשותקות משמשות לאחר מכן בניסויי הסינון וכתוצאה מכך בידוד של תרכובות המקיימות אינטראקציה עם המטרה. בעוד שגישה זו שימשה באופן נרחב בזיהוי תרכובות המכוונות לחלבונים ציטוזוליים, היא יושמה פחות נפוץ בזיהוי כימיקלים המקיימים אינטראקציה עם חלבוני טרנס-ממברנה (TMPs)23. אתגר נוסף בשתוק של TMPs נובע מהעובדה שפעילות החלבון תלויה באינטראקציה שלו עם פוספוליפידים של קרום התא ומולקולות אחרות בדו-שכבתיות כגון כולסטרול23,24. חשוב לשמר את האינטראקציות העדינות האלה בין חלבונים לבין הסביבה הדו-שכבתית הפוספוליפידית הטבעית שלהם כאשר הם מנסים לשתק את המטרה הטרנס-ממברנית.

בכרומטוגרפיה של קרום התא (CMAC) שברי קרום התא, ולא חלבונים מטוהרים, משותקים על חלקיקי הפאזה הנייחים של הממברנה המלאכותית (IAM)23. פאזות נייחות של IAM מוכנות על ידי חיבור קוולנטי של אנלוגים פוספטידילכולין על סיליקה. לאחרונה פותחו מחלקות חדשניות של שלבים נייחים של IAM שבהן קבוצות אמין וסילנול חופשיות מכוסות סופית (IAM). מחשב אישי. חלקיקי DD2). במהלך הכנת עמודי CMAC שברי קרום התא משותקים על פני השטח של חלקיקי IAM באמצעות ספיחה.

עמודי CMAC שימשו עד כה לשתוק סוגים שונים של TMPs, כולל תעלות יונים (למשל, קולטנים ניקוטיניים), GPCRs (למשל, קולטני אופיואידים), מובילי חלבונים (למשל, p-גליקופרוטאין) וכו’24. מטרות החלבון המשותקות שימשו באפיון פרמקודינמיקה (למשל, קבוע דיסוציאציה, Kd) או בקביעת קינטיקה קושרת (kon ו-koff) של ליגנדות של מולקולות קטנות המקיימות אינטראקציה עם המטרה וכן בתהליך זיהוי של מובילי תרופות חדשות פוטנציאליים הנמצאים במטריצות מורכבות24 . כאן אנו מציגים את ההכנה של עמודות CMAC עם קולטן tropomyosin קינאז משותק B (TrkB), אשר התגלה כמטרה בת קיימא לגילוי תרופות עבור הפרעות רבות במערכת העצבים.

מחקרים קודמים הראו כי הפעלת הגורם הנוירוטרופי שמקורו במוח (BDNF)/TrkB קשורה לשיפור של מחלות נוירולוגיות מסוימות, כגון AD או הפרעת דיכאון מז’ורי 25,26,27,28. דווח כי רמות ה-BDNF והביטוי של הקולטן שלו TrkB יורדים באלצהיימר, והפחתות דומות פוגעות בתפקוד ההיפוקמפוס במודלים של בעלי חיים של29 לספירה. ירידה ברמות של BDNF דווחה בסרום ובמוח של חולי אלצהיימר 30,31,32. ביטוי יתר של טאו או היפר-פוספורילציה נמצאו כמפחיתים את ההנמכה של ביטוי ה-BDNF בתאי עצב ראשוניים ובמודלים של חיות AD 33,34,35. בנוסף, דווח כי ל-BDNF יש השפעות מגינות על רעילות עצבית הנגרמת על ידי β-עמילואיד במבחנה וב-in vivo36. הודגם כי מתן BDNF ישיר למוח החולדה מגביר את הלמידה והזיכרון אצל בעלי חיים לקויים קוגניטיבית37. BDNF/TrkB התגלה כיעד תקף להפרעות נוירולוגיות ופסיכיאטריות, כולל28,38 לספירה. התמקדות במסלול האיתות BDNF/TrkB לפיתוח טיפולים ב-AD עשויה לשפר את הבנתנו את המחלה39. למרבה הצער, BDNF עצמו לא יכול לשמש כטיפול בגלל התכונות הפרמקוקינטיות הגרועות שלו ותופעות לוואי שליליות40. מפעילי מולקולות קטנות של מסלולי TrkB/BDNF נחקרו כליגנדות TrkB פוטנציאליות 41,42,43. בקרב אגוניסטים של מולקולות קטנות שנבדקו, הוכח כי 7,8-דיהידרוקסיפלבון (7,8-DHF) מפעיל את מסלול ה-BDNF/TrkB 41,44,45,46. נגזרת של 7,8-DHF (R13; 4-Oxo-2-phenyl-4H-chromene-7,8-diyl bis(methylcarbamate)) נמצאת כעת בבחינה כתרופה אפשרית עבור AD47. לאחרונה, הוכח כי מספר תרופות נוגדות דיכאון פועלות באמצעות קשירת קשר ישיר ל- TrkB וקידום איתות BDNF, מה שמדגיש עוד יותר את החשיבות של רדיפה אחר TrkB כמטרה תקפה לטיפול בהפרעות נוירולוגיות שונות48.

הפרוטוקול מתאר את התהליך של הרכבת עמודת TrkB פונקציונלית ועמודת בקרה שלילית TrkB-NULL. העמודות מאופיינות באמצעות מוצר טבעי ידוע ליגנד קטן-מולקולרי: 7,8-DHF. בנוסף, אנו מתארים את תהליך סינון המטריצות המורכבות, תוך שימוש בתמצית צמחים כדוגמה, לזיהוי תרכובות המקיימות אינטראקציה עם TrkB.

Protocol

1. תרבית תאים של תאי נוירובלסטומה SH-SY5Y (קווי תאים TrkB ו-TrkB-NULL (הורים) ) הערה: קווי תאים (SH-SY5Y Cell Line (TrkB, BR6) וקו תאי הורים SH-SY5Y (TrkB NULL))49,50 נרכשו מ-Kerafast. תאים בתרבית משמשים כמקור של קולטני transmembrane להיות משותקים להכנת עמודות CMAC. השלבים הבאים מתארים…

Representative Results

בעקבות הפרוטוקול, הורכבו שתי עמודות כרומטוגרפיות של CMAC: אחת עם שברי קרום תאי הנוירובלסטומה SH-SY5Y המשותקים עם TrkB עם ביטוי יתר של TrkB ואחד עם שברי קרום תאי SH-SY5Y TrkB-NULL. עמודת CMAC שהורכבה כהלכה מוצגת באיור 1 והשלבים המעורבים באימוביליזציה של שברים של קרום התא מוצגים באיו…

Discussion

זיהוי תרכובות פעילות הקיימות בתערובות מורכבות של מטבוליטים מיוחדים הוא משימה מאתגרת מאוד23. באופן מסורתי, תרכובות בודדות מבודדות, ופעילותן נבדקת במבחנים שונים. גישה זו גוזלת זמן ויקרה ומובילה לעתים קרובות לבידוד וזיהוי של התרכובות הנפוצות והמאופיינות ביותר23. כ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Z.C.A. נתמך על ידי המועצה למחקר מדעי וטכנולוגי של טורקיה (TUBITAK) 2219 – תוכנית עמיתי מחקר בינלאומית לפוסט-דוקטורט. המחקר שדווח בפרסום זה נתמך על ידי המרכז הלאומי לרפואה משלימה ואינטגרטיבית של המכונים הלאומיים לבריאות תחת פרס מספר 1R41AT011716-01. עבודה זו נתמכה באופן חלקי גם על ידי מענק ההתחלה של האגודה האמריקאית למחקר פרמקוגנוזי, מענק רג’יס טכנולוגיות ל- L.C. התוכן הוא באחריותם הבלעדית של המחברים ואינו מייצג בהכרח את הדעות הרשמיות של המכונים הלאומיים לבריאות.

Materials

7-8 Dihydroxyflavone hydrate Sigma-Aldrich D5446-10 mg ≥98% (HPLC)
Adenosine 5'-triphosphate (ATP) disodium salt hydrate Sigma-Aldrich A2383-1 g
Ammonium acetate VWR Chemicals BDH BDH9204-500 g
BDNF antibody Invitrogen PA5-15198-400 μL Primary antibody; 2 mg/mL of concentration
Benzamidine hydrochloride hydrate Sigma-Aldrich B6506-25 g
Brain derived neurotrophic factor (BDNF) human Sigma-Aldrich B3795-10 μg Recombinant, expressed in E. coli, lyophilized powder, suitable for cell culture
Calcium chloride VWR Analytical BDH9224-1 kg
Cholic acid sodium salt Alfa Aesar J62050-100 g
Dounce homogenizer VWR 71000-516 40 mL, 285 mm (overall lenght), 32 x 140 mm (O.D. x H)
Ethanol Sigma-Aldrich 493511
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) VWR Analytical BDH-9232-500 g
Fetal bovine serum Sigma-Aldrich F2442-500 mL sterile-filtered, suitable for cell culture
G418 disulfate salt solution Sigma-Aldrich G8168-100 mL 50 mg/mL in H2O, 0.1 μm filtered, suitable for cell culture
Glycerol VWR Life Science E520-100 mL
Immobilized artificial membrane (IAM.PC.DD2) Regis Technologies, Inc. 1-771050-500
Magnesium chloride hexahydrate VWR Analytical BDH9244-500 mL
Methanol Sigma-Aldrich 322425
Nikon Plan Fluor Nikon Confocal laser scanning microscope
Normal goat serum (10%) Life Technologies 50197Z
Penicillin-Streptomycin Sigma-Aldrich P4333-100 mL
Phenylmethanesulfonyl fluoride (PMSF) Thermo Scientific 36978-5 g
Phosphate buffered saline (PBS) VWR Life Science K812-500 mL 1x
Potassium chloride VWR Chemicals BDH 0395-1 kg
Protease inhibitor cocktail VWR Life Science Ambreso M221-1 mL Proteomics grade, containing 50 mM AEBSF, 30 µM aprotonin, 1 mM bestatin, 1 mM E-64 and 1 mM leupeptin
RPMI-1640 medium Sigma-Aldrich R8758-500 mL with L-glutamine and sodium bicarbonate, liquid, sterile-filtered, suitable for cell culture
Secondary antibody goat anti-rabbit IgG (H+L) Invitrogen Alexa Flour Plus 488 A32731
SH-SY5Y Neuroblastoma cell lines expressing Trk-B Kerafast ECP007
SH-SY5Y Trk-NULL cell line Kerafast ECP005
Snake skin dialysis tubing Thermo Scientific 88245 10K MWCO, 35 mm dry I.D.
Sodium azide Sigma-Aldrich S2002
Sodium chloride BDH VWR Analytical BDH9286-2.5 kg
Tricorn 5/20 column GE Healthcare 24-4064-08
Tris-HCl VWR Life Science 0497-1 kg
Trypsin-EDTA solution Sigma-Aldrich T4049-500 mL 0.25%, sterile-filtered, suitable for cell culture, 2.5 g porcine trypsin and 0.2 g EDTA

References

  1. Thomford, N. E., et al. Natural Products for Drug Discovery in the 21st Century: Innovations for Novel Drug Discovery. International Journal of Molecular Sciences. 19 (6), 1578 (2018).
  2. Atanasov, A. G., Zotchev, S. B., Dirsch, V. M. International Natural Product Sciences Taskforce, Supuran, C.T. Natural products in drug discovery: advances and opportunities. Nature Reviews. Drug Discovery. 20 (3), 200-216 (2021).
  3. Altmann, K. H. Drugs from the Oceans: Marine Natural Products as Leads for Drug Discovery. Chimia. 71 (10), 646-652 (2017).
  4. Bernardini, S., Tiezzi, A., Laghezza Masci, V., Ovidi, E. Natural products for human health: an historical overview of the drug discovery approaches. Natural Product Research. 32 (16), 1926-1950 (2018).
  5. DeCorte, B. L. Underexplored Opportunities for Natural Products in Drug Discovery. Journal of Medicinal Chemistry. 59 (20), 9295-9304 (2016).
  6. Lee, J., Jo, D. G., Park, D., Chung, H. Y., Mattson, M. P. Adaptive cellular stress pathways as therapeutic targets of dietary phytochemicals: focus on the nervous system. Pharmacological Reviews. 66 (3), 815-868 (2014).
  7. Hornykiewicz, O. L-DOPA: from a biologically inactive amino acid to a successful therapeutic agent. Amino Acids. 23 (1-3), 65-70 (2002).
  8. Hoyer, D. Targeting the 5-HT system: Potential side effects. Neuropharmacology. 179, 108233 (2020).
  9. Nur, S., Adams, C. E. Chlorpromazine versus reserpine for schizophrenia. The Cochrane Database of Systematic Reviews. 4, (2016).
  10. Chung, H. Y., et al. Redefining Chronic Inflammation in Aging and Age-Related Diseases: Proposal of the Senoinflammation Concept. Aging and Disease. 10 (2), 367-382 (2019).
  11. Fitzgerald, K. N., et al. Potential reversal of epigenetic age using a diet and lifestyle intervention: a pilot randomized clinical trial. Aging. 13 (7), 9419-9432 (2021).
  12. Zhao, L., Lee, J. Y., Hwang, D. H. Inhibition of pattern recognition receptor-mediated inflammation by bioactive phytochemicals. Nutrition Reviews. 69 (6), 310-320 (2011).
  13. Corbi, G., et al. Dietary Phytochemicals in Neuroimmunoaging: A New Therapeutic Possibility for Humans?. Frontiers in Pharmacology. 7, 364 (2016).
  14. Davinelli, S., et al. Dietary phytochemicals and neuro-inflammaging: from mechanistic insights to translational challenges. Immunity & Ageing: I & A. 13, 16 (2016).
  15. Ostan, R., et al. Inflammaging and cancer: a challenge for the Mediterranean diet. Nutrients. 7 (4), 2589-2621 (2015).
  16. Martucci, M., et al. Mediterranean diet and inflammaging within the hormesis paradigm. Nutrition Reviews. 75 (6), 442-455 (2017).
  17. Szarcvel Szic, K., Declerck, K., Vidakovic, M., Vanden Berghe, W. From inflammaging to healthy aging by dietary lifestyle choices: is epigenetics the key to personalized nutrition. Clinical Epigenetics. 7 (1), 33 (2015).
  18. Dean, E., Gormsen Hansen, R. Prescribing optimal nutrition and physical activity as "first-line" interventions for best practice management of chronic low-grade inflammation associated with osteoarthritis: evidence synthesis. Arthritis. , 560634 (2012).
  19. Ruiz-Núñez, B., Pruimboom, L., Dijck-Brouwer, D. A., Muskiet, F. A. Lifestyle and nutritional imbalances associated with Western diseases: causes and consequences of chronic systemic low-grade inflammation in an evolutionary context. TheJournal of Nutritional Biochemistry. 24 (7), 1183-1201 (2013).
  20. Agarwal, P., et al. MIND Diet Associated with Reduced Incidence and Delayed Progression of Parkinsonism in Old Age. The Journal of Nutrition, Health & Aging. 22 (10), 1211-1215 (2018).
  21. Morris, M. C., et al. MIND diet associated with reduced incidence of Alzheimer’s Disease. Alzheimer’s & Dementia: The Journal of the Alzheimer’s Association. 11 (9), 1007-1014 (2015).
  22. Franceschi, C., Garagnani, P., Parini, P., Giuliani, C., Santoro, A. Inflammaging: a new immune-metabolic viewpoint for age-related diseases. Nature Reviews. Endocrinology. 14 (10), 576-590 (2018).
  23. Ciesla, L., Moaddel, R. Comparison of analytical techniques for the identification of bioactive compounds from natural products. Natural Product Reports. 33 (10), 1131-1145 (2016).
  24. Moaddel, R., Wainer, I. W. The preparation and development of cellular membrane affinity chromatography columns. Nature Protocols. 4 (2), 197-205 (2009).
  25. Ferrer, I., et al. BDNF and full-length and truncated TrkB expression in Alzheimer disease. Implications in therapeutic strategies. Journal of Neuropathology and Experimental Neurology. 58 (7), 729-739 (1999).
  26. Numakawa, T., Odaka, H., Adachi, N. Actions of Brain-Derived Neurotrophin Factor in the Neurogenesis and Neuronal Function, and Its Involvement in the Pathophysiology of Brain Diseases. International Journal of Molecular Sciences. 19 (11), 3650 (2018).
  27. Lima Giacobbo, B., et al. Brain-Derived Neurotrophic Factor in Brain Disorders: Focus on Neuroinflammation. Molecular Neurobiology. 56 (5), 3295-3312 (2019).
  28. Wang, Z. H., et al. Deficiency in BDNF/TrkB Neurotrophic Activity Stimulates δ-Secretase by Upregulating C/EBPβ in Alzheimer’s Disease. Cell Reports. 28 (3), 655-669 (2019).
  29. Devi, L., Ohno, M. TrkB Reduction Exacerbates Alzheimer’s Disease-like Signaling Aberrations and Memory Deficits without Affecting beta-Amyloidosis in 5XFAD Mice. Translational Psychiatry. 5 (5), 562 (2015).
  30. Jiao, S. S., et al. Brain-derived Neurotrophic Factor Protects against Tau-related Neurodegeneration of Alzheimer’s Disease. Translational Psychiatry. 6 (10), 907 (2016).
  31. Ng, T., Ho, C., Tam, W., Kua, E., Ho, R. C. Decreased Serum Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) Levels in Patients with Alzheimer’s Disease (AD): A Systematic Review and Meta-Analysis. International Journal of Molecular Sciences. 20 (2), 257 (2019).
  32. Amidfar, M., de Oliveira, J., Kucharska, E., Budni, J., Kim, Y. K. The Role of CREB and BDNF in Neurobiology and Treatment of Alzheimer’s Disease. Life Sciences. 257, 118020 (2020).
  33. Atasoy, I. L., et al. Both Secreted and the Cellular Levels of BDNF Attenuated due to Tau Hyperphosphorylation in Primary Cultures of Cortical Neurons. Journal of Chemical Neuroanatomy. 80, 19-26 (2017).
  34. Rosa, E., et al. Tau Downregulates BDNF Expression in Animal and Cellular Models of Alzheimer’s Disease. Neurobiology of Aging. 48, 135-142 (2016).
  35. Xiang, J., et al. Delta-secretase-cleaved Tau Antagonizes TrkB Neurotrophic Signalings, Mediating Alzheimer’s Disease Pathologies. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (18), 9094-9102 (2019).
  36. Giuffrida, M. L., Copani, A., Rizzarelli, E. A Promising Connection between BDNF and Alzheimer’s Disease. Aging. 10 (8), 1791-1792 (2018).
  37. Ando, S., et al. Animal Model of Dementia Induced by Entorhinal Synaptic Damage and Partial Restoration of Cognitive Deficits by BDNF and Carnitine. Journal of Neuroscience Research. 70 (3), 519-527 (2002).
  38. Fischer, D. L., Sortwell, C. E. BDNF Provides Many Routes Toward STN DBS-Mediated Disease Modification. Movement Disorders. Official Journal of the Movement Disorder Society. 34 (1), 22-34 (2019).
  39. Zhang, F., Kang, Z., Li, W., Xiao, Z., Zhou, X. Roles of Brain-derived Neurotrophic Factor/Tropomyosin-related Kinase B (BDNF/TrkB) Signalling in Alzheimer’s Disease. Journal of Clinical Neuroscience: Official Journal of the Neurological Society of Australasia. 19 (7), 946-949 (2012).
  40. Pilakka-Kanthikeel, S., Atluri, V. S., Sagar, V., Saxena, S. K., Nair, M. Targeted Brain Derived Neurotropic Factors (BDNF) Delivery across the Blood-Brain Barrier for Neuro-protection using Magnetic Nano Carriers: An In-vitro Study. PLoS One. 8 (4), 62241 (2013).
  41. Jang, S. W., et al. A Selective TrkB Agonist with Potent Neurotrophic Activities by 7,8-Dihydroxyflavone. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (6), 2687-2692 (2010).
  42. Todd, D., et al. A Monoclonal Antibody TrkB Receptor Agonist as a Potential Therapeutic for Huntington’s Disease. Plos One. 9 (2), 87923 (2014).
  43. Liu, X., et al. Optimization of a Small Tropomyosin-Related Kinase B (TrkB) Agonist 7,8-Dihydroxyflavone Active in Mouse Models of Depression. Journal of Medicinal Chemistry. 55 (19), 8524-8537 (2012).
  44. Liu, X., et al. Biochemical and Biophysical Investigation of the Brain-derived Neurotrophic Factor Mimetic 7,8-Dihydroxyflavone in the Binding and Activation of the TrkB Receptor. The Journal of Biological Chemistry. 289 (40), 27571-27584 (2014).
  45. Chen, L., Gao, X., Zhao, S., Hu, W., Chen, J. The Small-Molecule TrkB Agonist 7,8-Dihydroxyflavone Decreases Hippocampal Newborn Neuron Death After Traumatic Brain Injury. Journal of Neuropathology and Experimental Neurology. 74 (6), 557-567 (2015).
  46. Liu, X., et al. Optimization of a Small Tropomyosin-related Kinase B (TrkB) Agonist 7,8-Dihydroxyflavone Active in Mouse Models of Depression. Journal of Medicinal Chemistry. 55 (19), 8524-8537 (2012).
  47. Zhang, Z., et al. 7,8-Dihydroxyflavone Prevents Synaptic Loss and Memory Deficits in a Mouse Model of Alzheimer’s Disease. Neuropsychopharmacology: Official Publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 39 (3), 638-650 (2014).
  48. Casarotto, P. C., et al. Antidepressant Drugs Act by Directly Binding to TRKB Neurotrophin Receptors. Cell. 184 (5), 1299-1313 (2021).
  49. Iyer, R., et al. Entrectinib is a potent inhibitor of Trk-driven neuroblastomas in a xenograft mouse model. Cancer letters. 372 (2), 179-186 (2016).
  50. Iyer, R., et al. Nanoparticle delivery of an SN38 conjugate is more effective than irinotecan in a mouse model of neuroblastoma. Cancer letters. 360 (2), 205-212 (2015).
  51. Ng, E. S., Chan, N. W., Lewis, D. F., Hindsgaul, O., Schriemer, D. C. Frontal Affinity Chromatography-Mass spectrometry. Nature Protocols. 2 (8), 1907-1917 (2007).
  52. Maciuk, A., Moaddel, R., Haginaka, J., Wainer, I. W. Screening of Tobacco Smoke Condensate for Nicotinic Acetylcholine Receptor Ligands using Cellular Membrane Affinity Chromatography Columns and Missing Peak Chromatography. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 48 (2), 238-246 (2008).
  53. Harvey, A. L., Edrada-Ebel, R., Quinn, R. J. The Re-emergence of Natural Products for Drug Discovery in the Genomics Era. Nature Reviews. Drug Discovery. 14 (2), 111-129 (2015).
  54. Ciesla, L., et al. Development and Characterization of the α3β4α5 Nicotinic Receptor Cellular Membrane Affinity Chromatography Column and Its Application for on line Screening of Plant Extracts. Journal of Chromatography A. 1431, 138-144 (2016).
check_url/cn/63118?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Arituluk, Z. C., Adhikari, B., Maitra, U., Goodman, C., Ciesla, L. M. Cellular Membrane Affinity Chromatography Columns to Identify Specialized Plant Metabolites Interacting with Immobilized Tropomyosin Kinase Receptor B. J. Vis. Exp. (179), e63118, doi:10.3791/63118 (2022).

View Video