Biosensoren verfolgen GPCR-Aktivierung anhand zweier Second Messenger in Zellen und in Echtzeit

Aufgrund ihrer Bedeutung bei der Übersetzung extrazellulärer Stimuli in intrazelluläre Reaktionen, sind G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) wichtige Ziele für neue Medikamente. Wird ein Rezeptor des G_q-Typs stimuliert, kommt es zur Aktivierung von Phospholipase C (PLC). Das Enzym hydrolysiert Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat (PIP₂) zu Diacylglycerin (DAG) und führt schlussendlich zur Freisetzung von Ca²⁺ ins Cytoplasma.

Neuartige Biosensoren der Firma Montana Molecular reagieren auf die Anwesenheit der sekundären Botenstoffe Ca²⁺, PIP₂ und DAG. Die genetisch codierten Sensoren sind in rot- oder grün-fluoreszierender Version erhältlich und können mit steigender Analytenkonzentration wahlweise in ihrer Fluroeszenz zu- oder abnehmen. Diese Variabilität erlaubt es mehrere Sensoren gleichzeitig zu messen um beispielsweise zwei G_q-assozierte second Messenger zu beobachten.

Die Biosensoren wurden in HEK293-Zellen exprimiert. Deren Acetylcholinrezeptor wurde mit Carbachol aktiviert, was zur Bildung beziehungsweise Freisetzung von DAG, PIP₂ und Ca²⁺ führte. Die Biosensoren zeigten die Änderung der sekundären Botenstoffe an und wurden mit dem CLARIOstar^® Mikroplatten-Reader aufgenommen. Dieser erwies sich als idealer Detektor: Filter- und Monochromator-basierte Messungen bewährten sich als empfindlich und schnell genug um selbst rasche Ca²⁺ Antworten zu detektieren.