وساطة من HSV-التعبير التحوير من همي التركيبات لدراسة وظيفة السلوكية من هذه العملية من Heteromers في الفئران
Summary
توضح هذه المقالة كيفية حقن ناقلات فيروسية في القشرة الأمامية الماوس لاختبار المقايسات السلوكية التي تتطلب هذه العملية من تشكيل مغايرة التغصن.
Abstract
The heteromeric receptor complex between 5-HT2A and mGlu2 has been implicated in some of the behavioral phenotypes in mouse models of psychosis1,2. Consequently, investigation of structural details of the interaction between 5-HT2A and mGlu2 affecting schizophrenia-related behaviors represents a powerful translational tool. As previously shown, the head-twitch response (HTR) in mice is elicited by hallucinogenic drugs and this behavioral response is absent in 5-HT2A knockout (KO) mice3,4. Additionally, by conditionally expressing the 5-HT2A receptor only in cortex, it was demonstrated that 5-HT2A receptor-dependent signaling pathways on cortical pyramidal neurons are sufficient to elicit head-twitch behavior in response to hallucinogenic drugs3. Finally, it has been shown that the head-twitch behavioral response induced by the hallucinogens DOI and lysergic acid diethylamide (LSD) is significantly decreased in mGlu2-KO mice5. These findings suggest that mGlu2 is at least in part necessary for the 5-HT2A receptor-dependent psychosis-like behavioral effects induced by LSD-like drugs. However, this does not provide evidence as to whether the 5-HT2A-mGlu2 receptor complex is necessary for this behavioral phenotype. To address this question, herpes simplex virus (HSV) constructs to express either mGlu2 or mGlu2ΔTM4N (mGlu2/mGlu3 chimeric construct that does not form the 5-HT2A-mGlu2 receptor complex) in the frontal cortex of mGlu2-KO mice were used to examine whether this GPCR heteromeric complex is needed for the behavioral effects induced by LSD-like drugs6.
Introduction
المهلوسات، مثل LSD، سيلوسيبين ومسكالين تسبب تغيرات كبيرة في الوعي البشري، والإدراك والعاطفة 7-9. تثبيط السيروتونين 5-HT 2A مستقبلات الإشارات التي كتبها النهج إما وراثية أو الدوائية يسبب مخففة بشكل ملحوظ الاستجابات السلوكية لالمهلوسات في كلا النموذجين القوارض والبشر 3،10 11. على الرغم من المهلوسات ربط فرعية مستقبلات أخرى 8، تعتبر مستقبلات 2A 5-HT حسب الضرورة لنشاط سلوكي فريد من هذه المواد الكيميائية.
وكانت المجموعة الثانية مستقبلات الجلوتامات (أي، mGlu2 وmGlu3) هدف اهتماما كبيرا بشأن الآلية الجزيئية من المهلوسات ودورها لا يتجزأ من وراء الذهان 12. سابقا، وقد تبين أن الفئران من دون التعبير عن بروتين mGlu2 (mGlu2-KO الفئران) لا تعير اهتماما للآثار الخلوية والسلوكية للنصفlucinogens 5. وقيل أيضا أن 2A 5-HT والمستقبلات mGlu2 تشكيل مجمع مغايرة التغصن محدد من خلالها السيروتونين والغلوتامات بروابط تعدل نمط G اقتران البروتين في الخلايا الحية 1،2.
هيكليا، عبر الغشاء (TM) مجالات 4 و 5 من mGlu2 تلعب دورا أساسيا في تشكيل مغايرة التغصن مع 5-HT 2A مستقبلات 5. بالإضافة إلى ذلك، أظهر مزيد من التحقيقات أن ثلاثة بقايا تقع في نهاية الخلايا من TM4 من mGlu2 ضرورية لتشكيل 5-HT 2A -mGlu2 مستقبلات heterocomplex في الخلايا 6 الحية.
وبناء على هذه النتائج لوحظ في أنظمة تعبير مغايرة، ونحن هنا وصف استخدام التعبير بوساطة HSV-من النوع البري mGlu2 وmGlu2 / mGlu3 يبني خيالية في القشرة الأمامية من الفئران mGlu2-KO لاختبار ما إذا كان تشكيل مغايرة التغصن بين 5-HT 2A وmGlu2 هو ضروري لسلوك رئيس نشل الناجمة عن الهلوسة 5-HT منبهات 2A مستقبلات.
Protocol
Representative Results
Discussion
جنبا إلى جنب مع النتائج السابقة في mGlu2-KO الفئران 5، النتائج مع mGlu2 وmGlu2 / mGlu3 يبني خيالية التي لا تشكل 5-HT مجمع 2A -mGlu2 مستقبلات في الخلايا المستزرعة تشير إلى أن 2A 5-HT -mGlu2 مغايرة التغصن مجمع مستقبلات في وهناك حاجة الماوس القشرة الأمامية للحث على سلوك رئيس نش…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
شارك المعاهد الوطنية للصحة R01MH084894 في تمويل هذه الدراسة. ونود أن نشكر الدكاترة. ياسمين هيرد وسكوت روسو في كلية جبل سيناء للطب للتبرع من الفئران واستخدام مرافق الجراحة وسلوكهم أثناء تصوير هذا العمل.
Materials
| mGlu2 bicitronic herpes simplex virus (HSV) vector | MIT Core | mGlu2 and mGlu2DTM4N were subcloned into the bicistronic HSV-GFP virus vector p1005+ HSV expressing GFP under the control of the CMV promoter. Viral particles were produced by the Viral Core Facility at the McGovern Institute (MIT). For more information, please contact the director, Dr. Rachael Neve (rneve@mit.edu) | |
| mGlu2ΔTM4N bicitronic herpes simplex virus (HSV) vector | MIT Core | mGlu2 and mGlu2DTM4N were subcloned into the bicistronic HSV-GFP virus vector p1005+ HSV expressing GFP under the control of the CMV promoter. Viral particles were produced by the Viral Core Facility at the McGovern Institute (MIT). For more information, please contact the director, Dr. Rachael Neve (rneve@mit.edu) | |
| GFP bicitronic herpes simplex virus (HSV) vector | MIT Core | mGlu2 and mGlu2DTM4N were subcloned into the bicistronic HSV-GFP virus vector p1005+ HSV expressing GFP under the control of the CMV promoter. Viral particles were produced by the Viral Core Facility at the McGovern Institute (MIT). For more information, please contact the director, Dr. Rachael Neve (rneve@mit.edu) | |
| xylazine | Lloyd | List no. 4811-20ml, NADA #139-236, NDC Code(s): 61311-481-10 | 1.35 mL of 100mg/ml of ketamine+.75 mL of 20mg/ml of xylazine are diluted in 12.0 mL of .9% saline solution |
| ketamine | Vedco | KetaVed-10ml, NADA #200-029, NDC Code(s): 50989-161-06 | 1.35 mL of 100mg/ml of ketamine+.75 mL of 20mg/ml of xylazine are diluted in 12.0 mL of .9% saline solution |
| ophthalmic gel | Fisher Scientific | NC0550805 | |
| burret clips | Fisher Scientific | NC9268369 | |
| Feather surgical blade | Fisher Scientific | NC9032736 | |
| Hydrogen Peroxide | Fisher Scientific | 19-898-919 | |
| Hamilton syringe | Fisher Scientific | 14815203 | |
| Hamilton™ Small Hub Removable Needles (33 Ga) | Fisher Scientific | 14816206 | |
| Cordless Micro Drill | Fisher Scientific | NC9089241 | |
| Dermabond Dermal Adhesive | Fisher Scientific | NC0690470 | |
| (±)-1-(2,5-Dimethoxy-4-iodophenyl)-2-aminopropane hydrochloride (DOI) | Sigma-Aldrich | 42203-78-1 | Dissolved in .9% saline solution to the concentration of 2.0 mg/kg |
References
- Fribourg, M., et al. Decoding the Signaling of a GPCR Heteromeric Complex Reveals a Unifying Mechanism of Action of Antipsychotic Drugs. Cell. 147 (5), 1011-1023 (2011).
- Gonzalez-Maeso, J., et al. Identification of a serotonin/glutamate receptor complex implicated in psychosis. Nature. 452 (7183), 93-97 (2008).
- Gonzalez-Maeso, J., et al. Hallucinogens Recruit Specific Cortical 5-HT(2A) Receptor-Mediated Signaling Pathways to Affect Behavior. Neuron. 53 (3), 439-452 (2007).
- Gonzalez-Maeso, J., et al. Transcriptome fingerprints distinguish hallucinogenic and nonhallucinogenic 5-hydroxytryptamine 2A receptor agonist effects in mouse somatosensory cortex. J Neurosci. 23 (26), 8836-8843 (2003).
- Moreno, J. L., Holloway, T., Albizu, L., Sealfon, S. C., Gonzalez-Maeso, J. Metabotropic glutamate mGlu2 receptor is necessary for the pharmacological and behavioral effects induced by hallucinogenic 5-HT2A receptor agonists. Neurosci Lett. 493 (3), 76-79 (2011).
- Moreno, J. L., et al. Identification of Three Residues Essential for 5-HT2A-mGlu2 Receptor Heteromerization and its Psychoactive Behavioral Function. J Biol Chem. 287, 44301-44319 (2012).
- Geyer, M. A., Vollenweider, F. X. Serotonin research: contributions to understanding psychoses. Trends Pharmacol Sci. 29 (9), 445-453 (2008).
- Nichols, D. E. Hallucinogens. Pharmacol Ther. 101 (2), 131-181 (2004).
- Hanks, J. B., Gonzalez-Maeso, J. Animal models of serotonergic psychedelics. ACS Chem Neurosci. 4 (1), 33-42 (2013).
- Fiorella, D., Rabin, R. A., Winter, J. C. Role of 5-HT2A and 5-HT2C receptors in the stimulus effects of hallucinogenic drugs. II: Reassessment of LSD false positives. Psychopharmacology (Berl). 121 (3), 357-363 (1995).
- Vollenweider, F. X., Vollenweider-Scherpenhuyzen, M. F., Babler, A., Vogel, H., Hell, D. Psilocybin induces schizophrenia-like psychosis in humans via a serotonin-2 agonist action. Neuroreport. 9 (17), 3897-3902 (1998).
- Moreno, J. L., Sealfon, S. C., Gonzalez-Maeso, J. Group II metabotropic glutamate receptors and schizophrenia. Cell Mol Life Sci. 66 (23), 3777-3785 (2009).
- Kurita, M., et al. HDAC2 regulates atypical antipsychotic responses through the modulation of mGlu2 promoter activity. Nat Neurosci. 15 (9), 1245-1254 (2012).
- Kurita, M., et al. Repressive Epigenetic Changes at the mGlu2 Promoter in Frontal Cortex of 5-HT2A Knockout Mice. Mol Pharmacol. 83 (6), 1166-1175 (2013).
- Rives, M. L., et al. Crosstalk between GABAB and mGlu1a receptors reveals new insight into GPCR signal integration. Embo J. 28 (15), 2195-2208 (2009).
- Milligan, G. The Prevalence, Maintenance and Relevance of GPCR Oligomerization. Mol Pharmacol. (84), 158-169 (2013).
- Ferre, S., et al. G protein-coupled receptor oligomerization revisited: functional and pharmacological perspectives. Pharmacol Rev. 66 (2), 413-434 (2014).
- Gonzalez-Maeso, J. GPCR oligomers in pharmacology and signaling. Mol Brain. 4 (1), 20 (2011).
- Gonzalez-Maeso, J. Family a GPCR heteromers in animal models. Front Pharmacol. 5, 226 (2014).
- Dragulescu-Andrasi, A., Chan, C. T., De, A., Massoud, T. F., Gambhir, S. S. Bioluminescence resonance energy transfer (BRET) imaging of protein-protein interactions within deep tissues of living subjects. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (29), 12060-12065 (2011).
- Calebiro, D., et al. Single-molecule analysis of fluorescently labeled G-protein-coupled receptors reveals complexes with distinct dynamics and organization. Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (2), 743-748 (2013).
- Fonseca, J. M., Lambert, N. A. Instability of a class a G protein-coupled receptor oligomer interface. Mol Pharmacol. 75 (6), 1296-1299 (2009).
- Hern, J. A., et al. Formation and dissociation of M1 muscarinic receptor dimers seen by total internal reflection fluorescence imaging of single molecules. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (6), 2693-2698 (2010).
- Hlavackova, V., et al. Sequential inter- and intrasubunit rearrangements during activation of dimeric metabotropic glutamate receptor 1. Sci Signal. 5 (237), 59 (2012).
- Irannejad, R., et al. Conformational biosensors reveal GPCR signalling from endosomes. Nature. 495 (7442), 534-538 (2013).
- Calebiro, D., Nikolaev, V. O., Persani, L., Lohse, M. J. Signaling by internalized G-protein-coupled receptors. Trends Pharmacol Sci. 31 (5), 221-228 (2010).
- Celada, P., Puig, M. V., Diaz-Mataix, L., Artigas, F. The hallucinogen DOI reduces low-frequency oscillations in rat prefrontal cortex: reversal by antipsychotic drugs. Biol Psychiatry. 64 (5), 392-400 (2008).
- Béïque, J. -. C., Imad, M., Mladenovic, L., Gingrich, J. A., Andrade, R. Mechanism of the 5-hydroxytryptamine 2A receptor-mediated facilitation of synaptic activity in prefrontal cortex. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (23), 9870-9875 (2007).
