Molecular Sites of Neurosteroid Binding

神经类固醇结合的分子位点

基本信息

  • 批准号:
    10357845
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 58.98万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-05-01 至 2024-02-29
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Neurosteroids are important modulators of neuronal excitability and nervous system development with enormous therapeutic potential as anti-depressants, anesthetics and neuro-protectants. The principal molecular target of neurosteroids is the GABAA receptor. We have shown that there are multiple, subunit- specific binding sites for neurosteroids on GABAA receptors, each of which contributes to the effects of neurosteroids on receptor expression and function. This project will use photolabeling techniques to define the precise sites of neurosteroid binding on the most abundant forms of synaptic and extrasynaptic GABAA receptors. Novel neurosteroid analogue photolabeling reagents will be developed and used to determine the number of neurosteroid binding sites on each subunit, to identify the binding sites and to determine the orientation of the neurosteroids in these sites. To achieve these goals we will utilize state-of-the-art protein chemistry and expression techniques in conjunction with cutting edge mass spectrometry (MS) methods, including middle-down, intact protein and native MS. We will then mutate amino acids in each of the identified binding sites and use functional readouts to determine which binding sites mediate the various effects of neurosteroids on GABAA receptor expression and function. The Project has two specific aims: In Aim 1, a viral expression system (BacMam) will be used to express large quantities of synaptic (α1β2γ2) and extrasynaptic (α4β3δ) GABAA receptors and a suite of neurosteroid analogue photolabeling reagents will be synthesized in which the photolabeling moieties are placed at various positions around the neurosteroid backbone. The expressed receptors will be used in conjunction with the photolabeling reagents to determine the number of labeling sites on each subunit using intact protein MS and on each pentameric receptor using native MS. The specific amino acids modified by photolabeling will be identified using middle-down MS. The photolabeling data will then be used in conjunction with molecular modeling and docking to determine the preferred orientation of neurosteroids in each of the binding pockets and to identify critical residues which may be necessary for neurosteroid binding or effect. In Aim 2 receptors will be expressed in which these critical residues are mutagenized. The mutant receptors will be used in functional assays (channel gating, trafficking of receptors to the surface and modulation of orthosteric ligand binding) to determine the contribution of each binding site to neurosteroid action(s). Neurosteroid labeling and orientation will be then be assessed in the mutated receptors (as in Aim 1) to determine how the mutations alter neurosteroid binding and/or effect. The data from these studies will provide insight into the specific molecular interactions underlying neurosteroid actions at each of its binding sites on GABAA receptors. These data will provide a structural template for development of subunit- and function-specific neurosteroid analogues as well as novel insights into neurosteroid biology.
神经类固醇是神经元令人兴奋和神经系统发育的重要调节剂 作为抗抑郁药,麻醉和神经保护剂的巨大治疗潜力。校长 神经类固醇的分子靶标是GABAA接收器。我们已经表明有多个亚基 - 神经类固醇在GABAA受体上的特定结合位点,每种受体都有助于 神经素的受体表达和功能。该项目将使用光标记技术来定义 神经类固醇的精确部位在最丰富的突触和抗肿瘤外GABAA上结合 受体。新型的神经类固醇类似标记试剂将开发并用于确定 每个亚基上的神经类固醇结合位点的数量,以识别结合位点并确定 这些位点的神经类固醇的方向。为了实现这些目标,我们将利用最先进的蛋白质 化学和表达技术与尖端质谱法(MS)方法结合使用, 包括中向下,完整的蛋白质和天然MS。然后,我们将在每个已鉴定的氨基酸中突变 结合位点并使用功能读数来确定哪些结合位点介导 GABAA受体表达和功能上的神经蛋白酶。该项目有两个具体的目标: 在AIM 1中,病毒表达系统(BACMAM)将用于表达大量突触(α1β2γ2) 和外突触(α4β3δ)GABAA受体和一套神经类固醇模拟光标记试剂将会 合成的,将光标记部分放置在神经类固醇周围的各种位置 骨干。表达的接收器将与光标记试剂一起使用以确定 使用完整的蛋白质MS和每个五聚体接收器上的每个亚基上标记位点的数量 本机MS。将使用中倒数MS鉴定通过光标记修饰的特定氨基酸。这 然后,光标记数据将与分子建模和对接结合使用,以确定 每个结合口袋中神经类固醇的优选方向,并确定可能 对于神经类固醇的结合或作用是必要的。在AIM 2中将表达这些关键 残基被诱变。突变接收器将用于功能分析(通道门控,贩运 受体对表面的受体和直角配体结合的调节)以确定每个人的贡献 与神经类动物作用的结合位点。然后将在 突变的接收器(如目标1所示),以确定突变如何改变神经类固醇的结合和/或效应。 这些研究的数据将提供有关神经类固醇基础的特定分子相互作用的洞察力 在GABAA接收器上的每个绑定位点的操作。这些数据将为结构模板提供 亚基和功能特异性神经类似类似物的发展以及对 神经类似生物学。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Roles for Anesthesiologists in the Future of Medicine in the United States.
  • DOI:
    10.1213/ane.0000000000005852
  • 发表时间:
    2022-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Evers AS;Wiener-Kronish JP
  • 通讯作者:
    Wiener-Kronish JP
Click Chemistry Reagent for Identification of Sites of Covalent Ligand Incorporation in Integral Membrane Proteins.
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.6b05003
  • 发表时间:
    2017-02-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Budelier MM;Cheng WW;Bergdoll L;Chen ZW;Abramson J;Krishnan K;Qian M;Covey DF;Janetka JW;Evers AS
  • 通讯作者:
    Evers AS
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