Два типа клеточных биосенсоров серотонина

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Метод клеточных биосенсоров, позволяющий локально детектировать вещества, секретируемые одиночными клетками, традиционно используется в изучении периферической вкусовой системы. В основе этого метода лежит клетка, экспрессирующая рецептор секретируемой молекулы, который обычно сопряжен с мобилизацией Са2+. Таким образом, высвобождение нейротрансмиттера исследуемыми клетками можно отслеживать в реальном времени по Са2+-сигналам в клетках-биосенсорах. Определенной особенностью таких сенсоров является то, что Са2+-сигналы, инициируемые лигандами GPCR-рецепторов, могут генерироваться по принципу “все или ничего” за счет участия Ca2+-индуцированного выброса Ca2+ (CICR), являющегося триггер-подобным механизмом. По ответам такого биосенсора можно констатировать сам факт секреции нейромедиатора, но для изучения регуляций, влияющих на количество высвобождаемого нейромедиатора, такие биосенсоры малопригодны. С этой точки зрения градуальные биосенсоры, которые используют иные сигнальные системы, например сАМР-систему, могут оказаться более информативным. Нами были получены биосенсоры серотонина двух типов. Один биосенсор был получен на основе клеток CHO, экспрессирующих рекомбинантный рецептор 5-НТ2С, сопряженный фосфолипазным путем с мобилизацией внутриклеточного Са2+. Другой биосенсор представлял собой клетки HEK-293, экспрессирующие как рецептор 5-НТ4, сопряженный с активацией аденилатциклазы, так и флуоресцентный белок Pink Flamindo (НЕК/5-НТ4/PF), являющийся генетически кодируемым молекулярным сенсором сАМР. Хотя оба клеточных биосенсора позволяли детектировать серотонин в наномолярных концентрациях, 5-НТ2С-положительные клетки генерировали Са2+-ответы в соответствии с принципом “все или ничего”. Между тем в клетках, экспрессирующих рецептор 5-НТ4 и Pink Flamindo, серотонин-индуцируемые сАМР-сигналы градуально возрастали с концентрацией агониста в области 0.3–30 нМ. Представляется, что НЕК/5-НТ4/PF биосенсор вполне пригоден для исследований механизмов регуляции секреции серотонина.

Об авторах

О. А. Рогачевская

Институт биофизики клетки РАН, ФИЦ ПНЦБИ РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: o.rogachevskaja@gmail.com
Россия, 142290, Московская обл., Пущино

А. П. Черкашин

Институт биофизики клетки РАН, ФИЦ ПНЦБИ РАН

Email: o.rogachevskaja@gmail.com
Россия, 142290, Московская обл., Пущино

Е. Е. Копылова

Институт биофизики клетки РАН, ФИЦ ПНЦБИ РАН

Email: o.rogachevskaja@gmail.com
Россия, 142290, Московская обл., Пущино

М. Ф. Быстрова

Институт биофизики клетки РАН, ФИЦ ПНЦБИ РАН

Email: o.rogachevskaja@gmail.com
Россия, 142290, Московская обл., Пущино

Список литературы

  1. Neher E. 1995. The use of Fura-2 for estimating Ca buffers and Ca fluxes. Neuropharm. 11, 1423–1442.
  2. Huang Y.J., Maruyama Y., Lu K.S., Pereira, E., Plonsky, I., Baur, J.E., Wu, D., Roper, S.D. 2005. Mouse taste buds use serotonin as a neurotransmitter. J. Neurosci. 25, 843–847.
  3. Huang, Y.J., Maruyama Y., Dvoryanchikov G., Pereira E., Chaudhari N., Roper S.D. 2007. The role of pannexin 1 hemichannels in ATP release and cell-cell communication in mouse taste buds. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104, 6436–6441.
  4. Romanov R.A., Rogachevskaja O.A., Bystrova M.F., Jiang P., Margolskee R.F., Kolesnikov S.S. 2007. Afferent neurotransmission mediated by hemichannels in mammalian taste cells. EMBO J. 26, 657–667.
  5. Huang Y.A., Maruyama Y., Roper S.D. 2008. Norepinephrine is coreleased with serotonin in mouse taste buds. J. Neurosci. 28, 13088–13093.
  6. Huang Y.A., Pereira E., Roper S.D. 2011. Acid stimulation (sour taste) elicits GABA and serotonin release from mouse taste cells. PLoS ONE. 6, e25471.
  7. Dando, R., Roper, S.D. 2012. Acetylcholine is released from taste cells, enhancing taste signalling. J. Physiol. 590, 3009–3017.
  8. Yee C.L., Yang R., Bottger B., Finger T.E., Kinnamon J.C. 2001. “Type III” cells of rat taste buds: immunohistochemical and ultrastructural studies of neuron-specific enolase, protein gene product 9.5, and serotonin. J. Comp. Neurol. 440 (1), 97–108.
  9. Cherkashin A.P., Rogachevskaja O.A., Kabanova N.V., Kotova P.D., Bystrova M.F., Kolesnikov S.S. 2022. Taste cells of the type III employ CASR to maintain steady serotonin exocytosis at variable Ca2+ in the extracellular medium. Cells. 11(8), 1369.
  10. Kotova P.D., Bystrova M.F., Rogachevskaja O.A., Khokhlov A.A., Sysoeva V.Y., Tkachuk V.A., Kolesnikov S.S. 2018. Coupling of P2Y receptors to Ca2+ mobilization in mesenchymal stromal cells from the human adipose tissue. Cell Calcium. 71, 1–14.
  11. Berg K.A., Clarke W.P., Sailstad C., Saltzman A., Maayani S. 1994 Signal transduction differences between 5-hydroxytryptamine type 2A and type 2C receptor systems. Mol. Pharmacol. 46, 477–484.
  12. Barnes N.M., Ahern G.P., Becamel C., Bockaert J., Camilleri M., Chaumont-Dubel S., Claeysen S., Cunningham K.A., Fone K. C., Gershon M., Di Giovanni G., Goodfellow N.M., Halberstadt A.L., Hartley R.M., Hassaine G., Herrick-Davis K., Hovius R., Lacivita E., Lambe E.K., Leopoldo M., Levy F.O., Lummis S.C.R., Marin P., Maroteaux L., McCreary A.C., Nelson D.L., Neumaier J.F., Newman-Tancredi A., Nury H., Roberts A., Roth B. L., Roumier A., Sanger G.J., Teitler M., Sharp T., Villalón C.M., Vogel H., Watts S.W., Hoyer D. 2021. Classification of receptors for 5-hydroxytryptamine. Pharmacology and Function. Pharmacol. Rev. 73 (1), 310–520.
  13. Harada K., Ito M., Wang X., Tanaka M., Wongso D., Konno A., Hirai H., Hirase H., Tsuboi T., Kitaguchi T. 2017. Red fluorescent protein-based cAMP indicator applicable to optogenetics and in vivo imaging. Sci. Rep. 7, 735.
  14. Котова П.Д., Рогачевская О.А. 2020. Клеточная тест-система с генетически кодируемыми сенсорами цитоплазматического и ретикулярного кальция. Биол. мембраны. 37 (5), 373–380.
  15. Kotova P.D., Sysoeva V.Y., Rogachevskaja O.A., Bystrova M.F., Kolesnikova A.S., Tyurin-Kuzmin P.A., Fadeeva J.I., Tkachuk V.A., Kolesnikov S.S. 2014. Functional expression of adrenoreceptors in mesenchymal stromal cells derived from the human adipose tissue. Biochim. Biophys. Acta. 1843, 1899–1908.
  16. Kaimachnikov N.P., Kotova P.D., Kochkina E.N., Rogachevskaja, O.A., Khokhlov A.A., Bystrova M.F., Kolesnikov S.S. 2021. Modeling of Ca2+ transients initiated by GPCR agonists in mesenchymal stromal cells. BBA Adv. 1, 100012.
  17. Park J.B., Lee C.S., Jang J.H., Ghim J., Kim Y.J., You S., Hwang D., Suh P. G., Ryu S.H. 2012. Phospholipase signalling networks in cancer. Nat. Rev. Cancer. 12, 782–792.
  18. Atakpa-Adaji P., Thillaiappan N.B., Taylor C.W. 2020. IP3 receptors and their intimate liaisons. Curr. Opin. Physiol. 17, 9–16.
  19. Masson J., Emerit M.B., Hamon M., Darmon M. 2012. Serotonergic signaling: Multiple effectors and pleiotropic effects. WIREs Membr. Transp. Signal 1, 685–713.
  20. Sassone-Corsi P. 2012. The cyclic AMP pathway. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 4, a011148.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (241KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2023