Теперь ученые из Медицинской школы Университета Северной Каролины (UNC) и Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) создали общий инструмент для исследования активности этих рецепторов-сирот, освещая их роль в поведении и делая их доступными для лекарств. открытие. Создание исследовательского инструмента, включающего компьютерное моделирование, методы молекулярного скрининга на основе клеток дрожжей и млекопитающих, а также мышиные модели, было опубликовано в журнале Nature.Эта работа поможет исследователям узнать, как орфанные рецепторы взаимодействуют с молекулами внутри тела или с лекарствами. В частности, ученые UNC и UCSF использовали свой новый инструмент, чтобы найти новую молекулу зонда, которая может модулировать сиротский рецептор 68, связанный с G-белком (GPR68, также известный как OGR1), сиротский рецептор, который высоко экспрессируется в головном мозге.
«GPCR являются самым важным семейством терапевтических мишеней для лекарств», — сказал Брайан Шойхет, доктор философии, профессор фармацевтической химии в UCSF. «Около 27 процентов одобренных FDA лекарств действуют через GPCR. Они считаются одной из наиболее полезных целей для открытия новых лекарств».Новая молекула зонда, получившая название «огерин», включает GPR68, активируя его сигнальную роль.
Чтобы понять, как эта активация GPR68 влияет на функцию мозга, исследователи дали его мышам и провели с ними серию поведенческих тестов. У мышей, которым давали огерин, гораздо меньше шансов научиться бояться определенного стимула. Это «обусловливание страха» контролируется гиппокампом, где GPR68 выражен в высокой степени.
Но огерин не действовал на мышей, у которых этот рецептор отсутствовал.Чтобы продемонстрировать общую применимость исследования, исследователи UNC и UCSF также использовали свою технику для поиска молекул, которые могут модулировать GPR65, еще один рецептор-сирот.«Мы предлагаем комплексный подход, который, по нашему мнению, может быть применен ко многим другим рецепторам», — сказал Брайан Л. Рот, доктор медицинских наук, соавтор статьи в Nature и заслуженный профессор белковой терапии и трансляционной протеомики Майкла Хукера.
Кафедра фармакологии UNC. «Цель состоит в том, чтобы быстро найти лекарственные соединения для этих рецепторов. Это должно облегчить открытие новых и более безопасных терапевтических средств для множества заболеваний».Си-Пин Хуанг, доктор философии, соавтор и доцент-исследователь UNC, сказал: «Мы использовали методы скрининга на основе дрожжей, чтобы найти соединения, которые активируют орфанный рецептор. Затем [соавтор] Джоэл Карпиак, аспирант в лаборатории Шойхета в UCSF, создали компьютерную модель и провели поиск в библиотеках миллионов соединений, чтобы выяснить, какая молекулярная структура обеспечивает правильное связывание и взаимодействие с конкретным рецептором.
Затем, вернувшись в лабораторию, мы протестировали новые молекулы и нашли новый лиганд ".Лиганд — это химическое вещество, которое связывается с определенной частью белка, например с рецептором.«Тот факт, что GPR68 сильно экспрессируется в нескольких тканях, особенно в головном мозге, и что он является членом большого семейства GPCR, предполагает, что это открытие может быть использовано в дальнейшем для открытия лекарств», — сказал Шойхет.
В настоящее время немногие разработчики лекарств будут искать лекарства для мишени, роль которой в биологии человека неизвестна. С новыми доказательствами роли GPR68 — и молекулы, которая может модулировать эту роль — открылась дверь для дальнейших исследований, как фундаментальных, так и прикладных.
«Геном, подверженный воздействию наркотиков, — это айсберг, который по большей части погружен в воду», — сказал Шойхет. «Эта бумага освещает небольшой ее кусочек, предоставляя новые реагенты для модуляции ранее темной, недоступной мишени для лекарств. Не менее важно, что эта стратегия должна быть полезна для многих других темных мишеней в геноме».Лаборатория Рота хорошо известна разработкой технологий для исследования биологических функций. Его команда разработала DREADDS (дизайнерские рецепторы, активированные исключительно дизайнерскими препаратами), за что ему был предоставлен грант NIH BRAIN Initiative.
Первые результаты работы по этому гранту были объявлены ранее в этом году, когда был разработан второй вид DREADD.В статье Nature лаборатория Рота объединилась с лабораторией Шойхета, которая разработала вычислительный метод для проверки более 3,1 миллиона молекул на предмет потенциальной активности на GPR68. Цель состояла в том, чтобы предсказать те очень немногие молекулы, которые могут модулировать рецептор.
В конечном итоге это привело их к молекуле огерина. Тот же подход также помог команде обнаружить соединения, которые активируют или модулируют GPR65, предполагая, что этот подход может помочь ученым обнаружить лиганды для других малоизученных и сиротских рецепторов, связанных с G-белком.«Орфанные рецепторы могут стать отличным источником лечения», — сказал Хуанг. «Но их было трудно изучать.
Исследовательскому сообществу нужен подход, который работает, и поэтому мы приложили так много усилий для этого».