SERCA激动剂筛选模型的建立
研究背景:
细胞内钙稳态是神经元行使正常生理功能的必要条件,神经元内钙稳态失调与多种神经系统疾病有关,譬如兴奋性神经毒性、癫痫。细胞内钙的稳态受到多种细胞膜钙离子通道以及细胞内钙库(内质网膜上)钙离子通道的调控。细胞内质网高浓度钙离子(毫摩尔级)的维持受到三磷酸肌醇受体(Inositol 1,4,5-trisphosphate receptor, IP3R)和/或利阿诺定受体(Ryanodine Receptors, RyRs)以及肌浆网钙泵(sarco/endoplasmic reticulum Ca2 -ATPase, SERCA)的调控,其中IP3R和RyR介导细胞内钙库内钙的释放,而SERCA则负责将胞浆中的钙离子通过主动运输泵回内质网,从而维持细胞内钙稳态。细胞内钙库(内质网)钙离子的降低是启动内质网应激的根本原因,IP3R和/或RyRs功能亢进或SERCA主动运输能力下降都可能引起内质网钙离子的降低从而启动内质网应激。
SERCA是一个分子量为110kDa的位于内质网和肌浆网上的单一多肽,属于P型ATP酶家族,这个家族包括PMCA,钠钾ATP酶,氢钾ATP酶。P型ATP酶的特点是会将ATP的一个末端磷酸基团转移到其催化结构域的天冬氨酸亚基上,从而产生可逆的构象变化,借由ATP水解的能量介导钙离子的跨膜转运,一分子的ATP水解可以介导两个钙离子的跨膜转运。SERCA的活性受到小分子蛋白质phospholamban和sarcolipin的调控。
SERCA在真核生物与原核生物,动物与植物中均有表达,这表明SERCA是一个功能多样的,在进化上高度保守的蛋白。尽管其首要功能是维持细胞内钙稳态,其同样在包括细胞生长、细胞分化等多种细胞功能的实现中发挥作用。在脊椎动物中,三个基因分别编码了SERCA1,2,3,通过选择性剪接产生超过十种亚型。SERCA1表达在fast-twitch骨骼肌中,通过选择性剪切可产生1a和1b两种亚型。SERCA2a主要表达在心肌和slow-twitch骨骼肌中,而SERCA2b广泛性表达在所有组织中。SERCA3则被发现表达在多种非肌肉组织上,而在肌肉组织中表达水平较低。
目前关于SERCA2作为药物靶点的相关研究较少,在Chembl数据库中,SERCA2的相关小分子仅有40余个。此外,实验室前期研究证明治疗慢性疼痛、神经性疼痛的重要靶区域背根神经节选择性表达SERCA2b,为了进一步探究SERCA2b是否为治疗神经性疼痛的潜在靶点,我们首先需要构建SERCA2b配体筛选模型。
研究目的:
1.构建SERCA配体筛选体系
2.使用已报道的SERCA激动剂、抑制剂对SERCA配体筛选体系的稳定性进行验证
3.从天然小分子化合物库中筛选得到SERCA配体
