高度に多重化された生物活性スクリーニングにより、ヒトおよび微生物群のメタボローム-GPCRome相互作用が明らかになった
2023年6月14日オンライン公開
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リソース
高度に多重化された生物活性スクリーニングにより、ヒトおよび微生物群のメタボローム-GPCRome相互作用が明らかになった
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0092867423005433?dgcid=coauthor
著者リンク オーバーレイパネルを開くHaiwei Chen 1 2, Connor E. Rosen 2, Jaime A. González-Hernández 2, Deguang Song 2, Jan Potempa 3 4, Aaron M. Ring 2, Noah W. Palm 2 5
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引用元
https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.05.024Get 権利と内容
概要
ヒトの体内には、哺乳類細胞、微生物叢、食物、医療用医薬品に由来する何千もの代謝物が存在する。多くの生理活性代謝物は、Gタンパク質共役型受容体（GPCR）の関与によって作用するが、技術的な制約から、現在の代謝物-GPCR相互作用の探索には限界がある。そこで我々は、96ウェルプレートの1ウェルでほぼ全てのGPCR（300以上の受容体）を同時に評価できる高度な多重化スクリーニング技術「PRESTO-Salsa」を開発しました。PRESTO-Salsaを使用して、GPCRomeに対して1,041種類のヒト関連代謝物をスクリーニングし、これまで報告されていなかった内因性、外因性、微生物性GPCRアゴニストを発見しました。次に、PRESTO-Salsaを活用して、複数の身体部位から採取した435種類のヒトマイクロバイオーム菌株の微生物-GPCR相互作用のアトラスを作成し、組織間のGPCR関与とPorphyromonas gingivalisプロテアーゼgingipain KによるCD97/ADGRE5活性化の保存パターンを明らかにしました。これらの研究は、高度多重化生物活性スクリーニング技術として、人間、食事、薬剤、微生物群の代謝物、GPCRome相互作用を明らかにする多様性を実現しました。
図解抄録
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はじめに
ヒトの体内には、哺乳類細胞、微生物叢、食事、医療用医薬品などに由来する数十万種類のユニークな代謝物が存在する。10,11,12 しかし、ヒト関連代謝物の多くは、シグナル伝達分子として働き、宿主の生理機能を調節したり、病因を促進する。
Gタンパク質共役型受容体（GPCR）は、ヒトゲノムにコードされた細胞表面受容体の最大のファミリーであり（非嗅覚性GPCRが300以上）、低分子、ペプチド、タンパク質などの多様な内因性リガンドを認識し、ヒト生理のほとんどすべての側面を調節する13。例えば、宿主由来の神経伝達物質、14,15微生物叢由来の低分子化合物、4,16食事由来の栄養素、17,18および多くの医療用医薬品19は、GPCRの関与を通じて宿主の生理を調節する。そのため、GPCRは、バリア組織に生息する数兆個の微生物（微生物叢）が産生する代謝物を含む、ヒトに関連する代謝物の共通の標的である。しかしながら、数十のGPCRが未だ孤児であり（すなわち、内因性リガンドが知られていない）、宿主、食事、微生物叢の代謝産物の中から、これらの受容体の生理的刺激が発見されていないことが示唆されている。しかし、このような代謝物をGPCRome全体に対して包括的にスクリーニングすることは、技術的な限界によって妨げられている。
セクションの抜粋
PRESTO-Salsaシステムの設計と評価
GPCRスクリーニング技術であるparallel receptor-ome expression and screening via transcriptional output-Tango（PRESTO-Tango20）は、GPCRome全体の生物活性の前例のない探索を容易にしてきたが、全体的に限界があり、大量のサンプルを必要とする。そこで、次世代シーケンサー（NGS）を活用したマルチプレックスGPCRスクリーニングシステムを開発し、ヒト関連代謝物によるGPCRの関与について、より広範な探索を可能にすることを目的としました。
考察
核酸バーコーディングとNGSを活用し、96ウェルプレートの1ウェルでほぼ全ての従来のGPCRを同時に評価できる高度な多重化GPCRスクリーニングプラットフォーム「さきがけ-サルサ」を確立しました。PRESTO-Salsaは、GPCRの活性化を、アレスチンの転位に伴う転写活性化（Tango）21を介したレポーター遺伝子産生に結びつける基礎研究に基づいており、その後Tangoは以下のように拡大されました。
主要リソース表
試薬またはリソースリソース識別子抗体マウスモノクローナルPE抗ヒトCD97BioLegendCat#336307; RRID: AB_1227612細菌およびウイルス株M. morganiiATCCATCC 25830E. faecalisATCC 47077E. faeciumATCCATCC 19434C. スポロゲネスATCCATCC 15579 R. gnavusATCCATCC 29149Human Microbiome Strain CollectionBEI ResourcesSee Table S3 for individual identifiersBiological samplesHuman SerumSigma-AldrichCat#H4522Fetal Bovine SerumSigma-AldrichCat#12306CCalf SerumSigma-AldrichCat#C8056Sheep Serum
謝辞
Palm研究室のメンバーには有益な議論を、Phu-Khat Nwe（Yale）にはLC-MS分析について感謝する。この研究は、米国国立衛生研究所の共通基金およびNIDDKの賞番号DP2DK125119、Pew Charitable Trust（N.W.P.）から支援を受けた。この研究プロジェクトの資金（約80万ドル）の約80％はNIHの資金で賄われ、約10％は非政府の資金（N.W.P.）で、残りはNational Natural Science Foundationから資金を得た。
参考文献 (43)
H. Chen et al.
前方化学遺伝学的スクリーニングにより、宿主の生理機能を調節する腸内細菌群の代謝物が明らかになった
セル
(2019)
C.B.ニューガード
メタボロミクスと代謝性疾患：我々はどこに立っているのか？
セル・メタブ
(2017)
W. Zhu et al.
腸内細菌代謝物TMAOは血小板の過反応と血栓症リスクを高める
セル
(2016)
I. Nemet et al.
心血管疾患と関連する腸内細菌代謝物はアドレナリン受容体を介して作用する
セル（Cell
(2020)
F. Sun et al.
遺伝子コード化された蛍光センサーにより、ハエ、魚、マウスでドーパミンを迅速かつ特異的に検出することが可能になった
セル
(2018)
D.A. Colosimo et al.
微生物代謝物とヒトGタンパク質共役型受容体の相互作用のマッピング
セルホストマイクロベ
(2019)
A.S. Hustedほか。
GPCRを介した代謝産物のシグナル伝達
セル・メタブ
(2017)
B.B. Williamsら.
神経伝達物質トリプタミンを生成できる腸内細菌脱炭酸酵素の発見と特徴づけ
セルホストマイクロベ
(2014)
E.M. Jonesら.
RNAシーケンスによるGPCR-リガンド相互作用の解読のためのスケーラブルでマルチプレックスなアッセイ
Cell Syst.
(2019)
W. Lovenberg et al.
芳香族L-アミノ酸デカルボキシラーゼ
J. Biol. Chem.
(1962)
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