Summary

HSV-Mediated Transgene Expression von chimären Konstrukten Behavioral Funktion von GPCR Heteromeren bei Mäusen zu studieren

Published: July 09, 2016
doi:

Summary

Dieser Artikel beschreibt, wie virale Vektoren in die Maus frontalen Kortex zu injizieren Verhaltenstests zu testen, die GPCR heteromeren Bildung erfordern.

Abstract

The heteromeric receptor complex between 5-HT2A and mGlu2 has been implicated in some of the behavioral phenotypes in mouse models of psychosis1,2. Consequently, investigation of structural details of the interaction between 5-HT2A and mGlu2 affecting schizophrenia-related behaviors represents a powerful translational tool. As previously shown, the head-twitch response (HTR) in mice is elicited by hallucinogenic drugs and this behavioral response is absent in 5-HT2A knockout (KO) mice3,4. Additionally, by conditionally expressing the 5-HT2A receptor only in cortex, it was demonstrated that 5-HT2A receptor-dependent signaling pathways on cortical pyramidal neurons are sufficient to elicit head-twitch behavior in response to hallucinogenic drugs3. Finally, it has been shown that the head-twitch behavioral response induced by the hallucinogens DOI and lysergic acid diethylamide (LSD) is significantly decreased in mGlu2-KO mice5. These findings suggest that mGlu2 is at least in part necessary for the 5-HT2A receptor-dependent psychosis-like behavioral effects induced by LSD-like drugs. However, this does not provide evidence as to whether the 5-HT2A-mGlu2 receptor complex is necessary for this behavioral phenotype. To address this question, herpes simplex virus (HSV) constructs to express either mGlu2 or mGlu2ΔTM4N (mGlu2/mGlu3 chimeric construct that does not form the 5-HT2A-mGlu2 receptor complex) in the frontal cortex of mGlu2-KO mice were used to examine whether this GPCR heteromeric complex is needed for the behavioral effects induced by LSD-like drugs6.

Introduction

Halluzinogene wie LSD, Psilocybin und Meskalin zu erheblichen Veränderungen im menschlichen Bewusstsein, Kognition und Emotion 7-9. Die Inaktivierung von Serotonin 5-HT 2A – Rezeptor – Signal entweder durch genetische oder pharmakologische Ansätze verursacht deutlich Verhaltensreaktionen auf Halluzinogene in beiden Tiermodellen 3,10 und Menschen 11 gedämpft. Obwohl Halluzinogene anderen Rezeptor – Subtypen binden , 8, die 5-HT 2A -Rezeptor ist als die für die einzigartige Verhaltensaktivität dieser Chemikalien betrachtet.

Gruppe II metabotropen Glutamatrezeptoren (dh., MGlu2 und mGlu3) haben das Ziel beträchtlicher Aufmerksamkeit in Bezug auf den molekularen Mechanismus von Halluzinogenen und deren integrale Rolle Psychose zugrunde liegenden 12. Zuvor wurde gezeigt, dass Mäuse ohne Expression mGlu2 Protein (mGlu2-KO-Mäuse) unempfindlich sind, auf die zelluläre und Verhaltenswirkungen von hallucinogens 5. Es wurde auch vorgeschlagen, dass der 5-HT 2A -Rezeptoren und die mGlu2 einen bestimmten heteromeren Komplex bilden , durch den Serotonin und Glutamat – Liganden um das Muster der G – Protein – Kopplung in lebenden Zellen 1,2 modulieren.

Strukturell Trans (TM) Domänen 4 und 5 der mGlu2 eine fundamentale Rolle in heteromeren Bildung spielen mit dem 5-HT 2A -Rezeptor – 5. Zusätzlich zeigten weitere Untersuchungen , daß drei Reste am intrazellulären Ende TM4 von mGlu2 angeordnet sind notwendig , um die 5-HT 2A -Rezeptor -mGlu2 Hetero in lebenden Zellen 6 zu bilden.

Auf Basis dieser Erkenntnisse in heterologen Expressionssystemen beobachtet, beschreiben wir die Verwendung von HSV-vermittelte Expression von Wildtyp mGlu2 und mGlu2 / mGlu3 chimären Konstrukten im frontalen Kortex von mGlu2-KO – Mäuse , ob heteromeren Bildung zu testen , zwischen 5-HT 2A und mGlu2 ist notwendig, dass dieKopf-Twitch – Verhalten von halluzinogenen 5-HT 2A -Rezeptor – Agonisten induziert.

Protocol

HINWEIS: Alle Verfahren für die Tierzucht und Sorgen wurden nach dem Committee (IACUC) Regulierung der Icahn School of Medicine am Berg Sinai Institutional Animal Care und Verwenden durchgeführt. Achten Sie darauf, sterile Handschuhe während des gesamten Verfahrens zu verwenden. 1. Drogen und Virus Vorbereitung Wirkstoffherstellungs Bereiten 15,0 ml Ketamin / Xylazin-Narkose von 1,35 ml von 100 mg / ml Ketamin gelöst und 0,75 ml 20 mg / ml Xylazin in 12,9 ml 0,9% Kochsalz…

Representative Results

Vorherige Ergebnisse zeigen , dass die Kopf zucken murine Verhaltensreaktion zuverlässig und robust durch Halluzinogene hervorgerufen, und es fehlt die in 5-HT 2A -KO Mäuse 3. Darüber hinaus hat es sich gezeigt , dass der Kopf-Zuckungsreaktion durch die halluzinogene 5-HT 2A -Agonisten DOI und LSD ausgelöst deutlich in mGlu2-KO – Mäusen 5 verringert wurde. Obwohl jedoch frühere Ergebnisse überzeugend zeigen , dass 5-HT 2A und …

Discussion

Zusammen mit früheren Ergebnissen in mGlu2-KO – Mäusen 5 sind die Ergebnisse mit und mGlu2 mGlu2 / mGlu3 chimären Konstrukten , die nicht bilden schlagen die 5-HT 2A Rezeptor – Komplex -mGlu2 in kultivierten Zellen, die die 5-HT 2A -mGlu2 heteromeren Rezeptor – Komplex in Maus frontalen Kortex ist erforderlich Kopfzucken Verhalten von LSD-ähnlichen halluzinogene 5-HT 2A -Rezeptor – Agonisten zu induzieren. Eine Einschränkung dieses Verfahrens ist, dass es nicht zu einem s…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

NIH R01MH084894 beteiligte sich an der Finanzierung dieser Studie. Wir möchten Drs danken. Yasmin Hurd und Scott Russo am Mount Sinai School of Medicine für die Spende von Mäusen und die Verwendung ihrer Operation und Verhalten Einrichtungen während der Dreharbeiten zu dieser Arbeit.

Materials

mGlu2 bicitronic herpes simplex virus (HSV) vector  MIT Core mGlu2 and mGlu2DTM4N were subcloned into the bicistronic HSV-GFP virus vector p1005+ HSV expressing GFP under the control of the CMV promoter. Viral particles were produced by the Viral Core Facility at the McGovern Institute (MIT). For more information, please contact the director, Dr. Rachael Neve (rneve@mit.edu)
mGlu2ΔTM4N bicitronic herpes simplex virus (HSV) vector  MIT Core mGlu2 and mGlu2DTM4N were subcloned into the bicistronic HSV-GFP virus vector p1005+ HSV expressing GFP under the control of the CMV promoter. Viral particles were produced by the Viral Core Facility at the McGovern Institute (MIT). For more information, please contact the director, Dr. Rachael Neve (rneve@mit.edu)
GFP bicitronic herpes simplex virus (HSV) vector  MIT Core mGlu2 and mGlu2DTM4N were subcloned into the bicistronic HSV-GFP virus vector p1005+ HSV expressing GFP under the control of the CMV promoter. Viral particles were produced by the Viral Core Facility at the McGovern Institute (MIT). For more information, please contact the director, Dr. Rachael Neve (rneve@mit.edu)
xylazine  Lloyd List no. 4811-20ml, NADA #139-236, NDC Code(s): 61311-481-10 1.35 mL of 100mg/ml of ketamine+.75 mL of 20mg/ml of xylazine are diluted in 12.0 mL of .9% saline solution
ketamine  Vedco KetaVed-10ml, NADA #200-029, NDC Code(s): 50989-161-06 1.35 mL of 100mg/ml of ketamine+.75 mL of 20mg/ml of xylazine are diluted in 12.0 mL of .9% saline solution
ophthalmic gel Fisher Scientific NC0550805
burret clips Fisher Scientific NC9268369
Feather surgical blade Fisher Scientific NC9032736
Hydrogen Peroxide Fisher Scientific 19-898-919 
Hamilton syringe Fisher Scientific 14815203
Hamilton™ Small Hub Removable Needles (33 Ga) Fisher Scientific 14816206
Cordless Micro Drill Fisher Scientific NC9089241
Dermabond Dermal Adhesive Fisher Scientific NC0690470
(±)-1-(2,5-Dimethoxy-4-iodophenyl)-2-aminopropane hydrochloride (DOI) Sigma-Aldrich 42203-78-1 Dissolved in .9% saline solution to the concentration of 2.0 mg/kg

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Holloway, T., Moreno, J. L., González-Maeso, J. HSV-Mediated Transgene Expression of Chimeric Constructs to Study Behavioral Function of GPCR Heteromers in Mice. J. Vis. Exp. (113), e53717, doi:10.3791/53717 (2016).

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