第5期 范益军等:胰升血糖素样肽一1受体激动剂高通量筛选细胞模型研究 2.1.3 Bright—Glo 试剂的用量 在荧光素酶报告 受体是否会干扰最终的信号检测。 加O 如O m帅 O O 基因分析中,为降低筛选成本,我们比较不同浓度 的Bright.GloⅢ试剂:原液、2倍稀释、4倍稀释、 8倍稀释,以选定最佳的试剂浓度,结果见图3。 随着稀释度的增加,信号值呈下降趋势,但是2倍 稀释和4倍稀释时与原浓度相比,信号值没有很明 显的变化,8倍稀释时有所下降。因此在实验中我 们采用4倍稀释。 7 —6 5 ~6 —5 5 —5 lg[GLP一1]/(mol・L一 ) lBG—.广-l:2BG—.卜_l:4BG-.0"-l:8BG 图3 不同底物浓度对报告基因检测的影响 Fig.3 Effect of different substrate concentrations on the reporter gene aSSay 2.1.4 DMSO的用量 由于二甲亚砜(DMSO) 对细胞生长和信号传导有影响,因此我们分析了不 同质量分数DMSO对GLP.1受体细胞株的荧光素 酶表达的影响,结果见图4。当DMSO质量分数低 于1%时,对细胞株的荧光素酶表达影响较小,而 超过1%时其表达量急剧下降。因此在实验中每个 孔所加的DMSO其终极质量分数均应小于1%。 3 ・ O.5 O O.5 l 3 5 7 w(DMSO)/% 图4 DMSO质量分数对报告基因的影响 Fig.4 Effect of concentration of DMSO on the reporter gene assay 2.2 GLP一1受体细胞株内源干扰性的检测 CHO细胞株是常用的研究G蛋白偶联受体的 细胞株,但由于其内部信号通路不清楚,利用该细 胞株作为GLP.1受体宿主时,需要检验其内源性 我们用不同浓度的GLP一1分别刺激GLP一1R细 胞株和阴性对照株,结果见图5。在GLP.1R细胞 中荧光素酶的表达与GLP一1的浓度呈正比关系, 而用不同浓度GLP.1刺激阴性细胞株时,发现其 响应值非常低,与空白对照接近。因此内源干扰性 可以排除,表明GLP一1R细胞株完全可用于高通量 筛选。 1400 1200 1000 800 600 0 。0 7.b -7 一b.b —b — .b ~ Ig[GLP—1]/(mol・L ) ●一●:GLP—l受体细胞株▲一▲:阴性对照株 图5 GLP—lR细胞株和阴性细胞株响应的比较 Fig.5 The compare of GLP—l R stable cell line and negative cell line 2.3筛选方法的评估 z 因子是一个常用于判断高通量筛选模型稳定 性的统计学参数 J,其公式为: 35阳性+35空白 Z =1一_二 . —=_二== 阳性一 空白 如果Z <0.5则说明分析条件还需要进一步优 化,或者该检测形式无法得到有效的数据。如果 Z 1>0.5说明该系统有良好的稳定性,适用于高通 量筛选。 为了评估本筛选模型是否稳定地适用于高通量 筛选,我们随机选取96孔板的60个孔,其中30 个孔加入GLP一1作为阳性对照,另外30个孔作为 空白对照,连续检测3 d,从而计算出Z =0.75, 大于0.5,表明该模型适合高通量筛选。 结果阳性对照与空白对照的X-I,-S/RUL分别为 967.3±45.5,236.5士15.3,而CV/%分别为4.7, 6.5。 2.4中药筛选 以200种2型糖尿病治疗中草药为研究对象, 对其进行提取,利用优化后的GLP一1受体激动剂 筛选模型对中药醇提物进行检测,有l0种中药激 活荧光素酶表达的读数超过背景值的2倍,接近 100 nmolfL的GLP一1刺激时的读数(见图6);在 这l0个样品中,有5个样品能激活阴性对照细胞 株(见图7),即为假阳性,而其它5种中药中就 有直接激活GLP.1受体的活性物质。 维普资讯 http://www.cqvip.com 中山大学学报(自然科学版) 第46卷 r一一r _- l一 0 n删帅㈣ 0 0 O ㈣ 0 O 。 3 j【_ 1O0 t 50 200 25() c(中药)/(nmol・L。。) 图6 GLP。1受体筛选结果 Screening result of GLP一1 R cell line 25()0 2000 1500 1000 500 () I I I-I- I¨ 3 4 5 6 7 8 9 10 cell GLP 样品 图7 阴性细胞株筛选结果 Screening result of negative cell line 3讨论 GLP一1受体属于七跨膜区受体族,是一种选择 性和组织特异性蛋白质 。]。最先在大鼠的胰岛素 细胞瘤的细胞株中发现,其主要第二信使是 cAMP,当细胞外葡萄糖浓度增加时,葡萄糖进入 13细胞被氧化使细胞内的ATP含量增加,ATP与 ATP敏感的K 通道结合,导致K 通道关闭,细 胞膜去极化,于是Ca 通道开放,Ca 内流,刺 激胰岛素从13细胞排出 。因此,GLP一1受体是 2型糖尿病治疗中非常重要的药靶基因。 根据G蛋白偶联受体(GPCRs)的信号通路 特性,其高通量筛选模型大致可以分为3类:第1 类基于受、配体结合检测的分析方法,包括 FMAT、FP和SPA;第2类是基于第二信使检测的 分析方法,包括cAMP的ELISA分析、MA和ca“ 测定;第3类是基于受体功能反应的报告基因检测 方法。在这3类方法中,基于受体功能反应的报告 基因检测方法易于区分激动剂和拮抗剂,且操作简 单,是筛选受体激动剂和拮抗剂的最有效也是最常 用的方法。 研究中,利用GLP一1受体基因、荧光素酶报 告基因和响应元件(MRE、CRE、SRE)建立了 GLP一1受体激动剂的高通量筛选的稳定细胞株。当 配体与GLP一1受体相结合时,就会激活其相应的 信号通路,荧光素酶报告基因响应这种信号,在细 胞内大量表达,通过检测细胞质中荧光素酶的活 性,可以评估配体的功能性作用和进行高通量筛 选。 在报告基因质粒构建中,我们选择的响应元件 为MRE、CRE和SRE。MRE为多重响应元件,响 应PKA和PKC信号通路 …;CRE为cAMP响应元 件,响应PKA信号通路… ;SRE为血清响应元 件,响应PKC信号通路 。GLP一1受体属于G蛋 白偶联受体中Gs型受体,结合其信号通路,我们 选取了3种响应元件,构建了3 X CRE/3 X MRE/ SRE—LUC/pGL3的报告基因质粒。能够完全监控 GLP一1受体激活后引发的信号变化。 虽然响应元件能灵敏监测第二信使的变化,但 是引起第二信使变化的因素很多,可能出现不通过 GLP一1受体激活报告基因表达的现象。因此我们同 时建立了一个仅含响应元件和报告基因的细胞株, 作为筛选的阴性对照来排除假阳性。 在细胞株的建立中,由于pGL3载体不带抗性 标记,而pCDNA3.1载体自带G418抗性标记,无 法进行二步转染,所以我们利用两种载体构建质 粒,按1:5比例一步共转染CHO细胞。当GLP一1 作用于其受体细胞株8 h时,报告基因达到最大稳 定表达,而其后,表达量降低,可能是由于脱敏作 用的原因。 本实验中,我们采用了报告基因检测方法,将 GLP一1受体质粒和报告基因质粒共同转染到CHO 细胞中,并对筛选条件进行优化,建立了GLP一1 受体激动剂高通量筛选模型,通过该模型对中药提 取物进行检测,发现活性物质,通过分离纯化等进 一步研究就可得到其激动剂。 参考文献: [1] 范益军,欧阳克清,王贵学,等.胰升血糖素样肤一1及 其受体与2型糖尿病的治疗[J].生物化学与生物物 理进展,2005,32(5):393—396. [2] 黄家学,胡娟娟,杜冠华.化合物药物活性的高通量筛 选[J].中国药理学通报,1999,16(5):401—4O4. [3] 梁乾的,王升起.药物高通量筛选分析技术[J].国外 医学:药理学分册,2002,29(1):22—28. [4] JIANG C,CHEN G,ZENG X,et 1a.Generation of bio— active neuropepitde in a cell—free system[J].Anal Bio— chem,2003,316(1):34—4O. I 5 l ZHANG J H。CHUNG T D,OLDENBURG K R.A sim— ple statistical parameter for use in evaluation and valida— tion of high throughput screening assays[J].J Biomol Screen,1999,4(2):67—73. 、 [6] BAVEC A,HALLBRINK M,LANGEL U,et 1a.Difer- 维普资讯 http://www.cqvip.com
第5期 范益军等:胰升血糖素样肽一1受体激动剂高通量筛选细胞模型研究 2004,53(1):5—13. 87 ent role of intracellular loops of glucagon・・like peptide--1 receptor in G—protein coupling[J].Regul Pept,2003,1 1 1 (1—3):137一l44. DENORFER U,OETFGEN P,LIBERMANN T A.Mul・ tiple regulatory elements in the interleukin-6 gene medi— ate indaction by prostaglandins,cyclic AMP,and lipopo・ [7] RUNGE S,WUI FF B S,MADSEN K,et a1.Different domains of the glucagon and glucagon--like peptide・・1 re-- ceptors provide the critical determinants of ligand selectiv— lysaccharide[J].Mol Cell Biol,1994,14(7):4443— 4454. ity[J].Br J Pharnlacol,2003,138(5):787—794. [8] MACDONALD P E,SALAPATEK A M,WHEELER M B.Glucagon—like peptide一1 receptor activation antagoni— ROSENBERG D,GROUSSIN L,JULLIAN E,et a1. Role of the PKA—regulated transcription factor CREB in development and tumorigenesis of endocrine tissues[J]. Ann N Y Acad Sci,2002.968:65—74. STRATOWA C,MACHAT H,BURGER E,et a1. zes voltage—dependent repolarizing K(+)currents in be— ta—cells:A possible glucose—dependent insulinotropic mechanism[J].Diabetes,2002,51(3):443—447. [9] HOLZ G G.Epac:A new cAMP—binding protein in sup— port of glucagon--like peptide--1 receptor・・mediated signal Functional characterization of the human neurokinin I℃. ceptors NK1,NK2,and NK3 based on a celluar assay system[J].J Recept Signal Transduct Res,1995,15 (1—4):617—630. transduction in the pancreatic beta—cell[J].Diabetes, rL rL rL 1J 1J¨ 1J Study on Cell Model for High Throughput Screening the Agonist of Glucagon-・Like Petide-・1 Receptor FAN Yi-jun 一,OUYANG Ke—qing ,WANG Gui— ,LUO Ao.x//.,e (1.College of Bioengineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China; 2.Department of Resource and Environment,Sichuan Agricultural University,Dujiangyan 611830,China) Abstract:In order to establish high throughout screening method for identi ̄ing agonists for glucagon—like petide一1 receptor(GLP一1 R),a cell line was set up after the GLP一1 receptor plasmid(GLP一1 R/pCDNA3.1)and reporter gene plasmid(3×CRE/3×MRE/SRE—LUC/pGL3)were co—transfectted CHO at the ratio of 1:5.To identify and optimize the screening model,the effects of some factors were examined by using GLP一1,such as cell number per well,incubation time,dosage of Bright—GloⅢand concentration of DMSO.Based on a steady cell line.a relia— ble screening model was established for GLP一1 R agonist screening.The Z'-factor value for the screening model was estimated 0.75 under the conditions that 4×10 cells in each well were incubated for 8h using 4 times diluted Bright—Glo and less than 1%DMSO.The extracts of tradition Chinese medicine were assayed using the screening model,and five samples of them showed activity.Experiments showed that this method could be applied to high throughout screen agonist for GLP一1 receptor. Key words:GLP一1 receptor;type 2 diabetes-mellitus;high throughput screening;reporter gene
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