Chimeric and promiscuous G proteins in drug discovery and the deorphanization of GPCRs

Drug Design Reviews Online

Volumn 2, Issue 1, 2005, Pages 66-79

  New, David C ^a   Wong, Yung H ^a  

^a HONG KONG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (Hong Kong)

Author keywords

Chimera; Deorphanization; Drug screening; FLIPR; G protein; GPCR

Indexed keywords

CHIMERIC PROTEIN; G PROTEIN COUPLED RECEPTOR; GUANINE NUCLEOTIDE BINDING PROTEIN; GUANINE NUCLEOTIDE BINDING PROTEIN ALPHA SUBUNIT; GUANINE NUCLEOTIDE BINDING PROTEIN ALPHA SUBUNIT 14; GUANINE NUCLEOTIDE BINDING PROTEIN ALPHA SUBUNIT 15; GUANINE NUCLEOTIDE BINDING PROTEIN ALPHA SUBUNIT 16; RHODOPSIN; UNCLASSIFIED DRUG;

AMINO TERMINAL SEQUENCE; ASSAY; CARBOXY TERMINAL SEQUENCE; CHIMERA; CRYSTAL STRUCTURE; DRUG DETERMINATION; DRUG SCREENING; GENETIC ANALYSIS; HUMAN; NONHUMAN; PRIORITY JOURNAL; PROTEIN ANALYSIS; PROTEIN DOMAIN; PROTEIN PROTEIN INTERACTION; PROTEIN STRUCTURE; REPORTER GENE; REVIEW; SEQUENCE ANALYSIS; STRUCTURE ANALYSIS; YEAST;

EID: 20344388250     PISSN: 15672697     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.2174/1567269053390284     Document Type: Review

References (122)

1. Pierce, K.L.; Premont, R.T.; Lefkowitz, R.J. Nature Rev. Mol. Cell. Biol., 2002, 3, 639.
2. Bockaert, J.; Pin, J.P. EMBO J., 1999, 18, 1723.
3. Drews, J. Science, 2000, 287, 1960.
4. Nambi, P.; Aiyar, N. Assay Drug Develop. Technol., 2003, 1, 305.
5. Marchese, A.; George, S.R.; Kolakowski, L.F. Jr.; Lynch, K.R.; O'Dowd, B.F. Trends Pharmacol. Sci., 1999, 20, 370.
6. Venter, J.C. et al. Science, 2001, 291, 1304.
7. Ho, M.K.C.; Wong, Y.H. In Understanding G protein-coupled receptors and their role in the CNS; Menales N. Pangalos and Ceri H. Davies, Ed.; Oxford University Press:UK, 2002; pp. 63-86.
8. Offermanns, S.; Simon, M.I. J. Biol. Chem., 1995, 270, 15175.
9. Milligan, G.; Marshall, F.; Rees, S. Trends Pharmacol. Sci., 1996, 17, 235.
10. Schroeder, K.S.; Neagle, B.D. J. Biomol. Screening, 1996, 1, 75.
11. Kostenis, E. Trends Pharmacol. Sci., 2001, 22, 560.
12. Mody, S.M.; Joshi, S.A.; Ho, M.K.C.; Wong, Y.H. Mol. Pharmacol., 2000, 57, 13.
13. Bourne, H.R. Curr. Op. Cell Biol., 1997, 9, 134.
14. Ji, T.H.; Grossmann, M.; Ji, I. J. Biol. Chem., 1998, 273, 17299.
15. Wong, S.K. NeuroSignals, 2003, 12, 1.
16. Konig, B.; Arendt, A.; McDowell, J.H.; Kahlert, M.; Hargrave, P.A.; Hofmann, K.P. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1989, 86, 6878.
17. Wess, J.; Bonner, T.I.; Dorje, F.; Brann, M.R. Mol. Pharm., 1990, 38, 517.
18. Wong, S.K.; Ross, E.M. J. Biol. Chem., 1994, 269, 18968.
19. Verrall, S.; Ishii, M.; Chen, M.; Wang, L.; Tram, T.; Coughlin, S.R. J. Biol. Chem., 1997, 272, 6898.
20. Wu, D.; Jiang, H.; Simon, M.I. J. Biol. Chem., 1995, 270, 9828.
21. Lai, F.P.; Mody, S.M.; Yung, L.Y.; Kam, J.Y.; Pang, C.S.; Pang, S.F.; Wong, Y.H. J. Neurochem., 2002, 80, 736.
22. Namba, T.; Sugimoto, Y.; Negishi, M.; Irie, A.; Ushikubi, F.; Kakizuka, A.; Ito, S.; Ichikawa, A.; Narumiya, S. Nature, 1993, 365, 166.
23. Marin, E.P.; Krishna, A.G.; Zvyaga, T.A.; Isele, J.; Siebert, F.; Sakmar, T.P. J. Biol. Chem., 2000, 275, 1930.
24. Chazenbalk, G.D.; Nagayama, Y.; Russo, D.; Wadsworth, H.L.; Rapoport, B. J. Biol. Chem., 1990, 265, 20970.
25. Lee, J.W.; Joshi, S.; Chan, J.S.; Wong, Y.H. J. Neurochem., 1998, 70, 2203.
26. Chan, A.S.; Law, P.Y.; Loh, H.H.; Ho, P.N.; Wu, W.M.; Chan, J.S.; Wong, Y.H. J. Neurochem., 2003, 87, 697.
27. Wall, M.A.; Coleman, D.E.; Lee, E.; Iniguez-Lluhi, J.A.; Posner, B.A.; Gilman, A.G.; Sprang, S.R. Cell, 1995, 83, 1047.
28. Lambright, D.G.; Sondek, J.; Bohm, A.; Skiba, N.P.; Hamm, H.E.; Sigler, P.B. Nature, 1996, 379, 311.
29. Venkatakrishnan, G.; Exton, J.H. J. Biol. Chem., 1996, 271, 5066.
30. Ho, M.K.; Yung, L.Y.; Wong, Y.H. J. Neurochem., 1999, 73, 2101.
31. Manganello, J.M.; Huang, J.S.; Kozasa, T.; Voyno-Yasenetskaya, T.A.; Le Breton, G.C. J. Biol. Chem., 2003, 278, 124.
32. Sondek, J.; Bohm, A.; Lambright, D.G.; Hamm, H.E.; Sigler, P.B. Nature, 1996, 379, 369.
33. Clapham, D.E.; Neer, E.J. Ann. Rev. Pharmacol. Toxicol., 1997, 37, 167.
34. Resh, M.D.; Cell. Signal., 1996, 8, 403.
35. Hamm, H.E. J. Biol. Chem., 1998, 273, 669.
36. West, R.E. Jr.; Moss, J.; Vaughan, M.; Liu, T.; Liu, T.Y. J. Biol. Chem., 1985, 260, 14428.
37. Hamm, H.E.; Deretic, D.; Arendt, A.; Hargrave, P.A.; Koenig, B.; Hofmann, K.P. Science, 1988, 241, 832.
38. Sullivan, K.A.; Miller, R.T.; Masters, S.B.; Beiderman, B.; Heideman, W.; Bourne, H.R. Nature, 1987, 330, 758.
39. Onrust, R.; Herzmark, P.; Chi, P.; Garcia, P.D.; Lichtarge, O.; Kingsley, C.; Bourne, H.R. Science, 1997, 275, 381.
40. Bae, H.; Anderson, K.; Flood, L.A.; Skiba, N.P.; Hamm, H.E.; Graber, S.G. J. Biol. Chem., 1997, 272, 32071.
41. Cai, K.; Itoh, Y.; Khorana, H.G. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 2001, 98, 4877.
42. Conklin, B.R.; Farfel, Z.; Lustig, K.D.; Julius, D.; Bourne, H.R. Nature, 1993, 363, 274.
43. Cerione, R.A.; Staniszewski, C.; Benovic, J.L.; Lefkowitz, R.J.; Caron, M.G.; Gierschik, P.; Somers, R.; Spiegel, A.M.; Codina, J.; Birnbaumer, L. J. Biol. Chem., 1985, 260, 1493.
44. Kleuss, C.; Hescheler, J.; Ewel, C.; Rosenthal, W.; Schultz, G.; Wittig, B. Nature, 1991, 353, 43.
45. Higashijima, T.; Ross, E.M. J. Biol. Chem., 1991, 266, 12655.
46. Taylor, J.M.; Jacob-Mosier, G.G.; Lawton, R.G.; Remmers, A.E.; Neubig, R.R. J. Biol. Chem., 1994, 269, 27618.
47. Itoh, Y.; Cai, K.; Khorana, H.G. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 2001, 98, 4883.
48. Kostenis, E.; Degtyarev, M.Y.; Conklin, B.R.; Wess, J. J. Biol. Chem., 1997, 272, 19107.
49. Lee, C.H.; Katz, A.; Simon, M.I. Mol. Pharm., 1995, 47, 218.
50. Grishina, G.; Berlot, C.H. Mol. Pharm., 2000, 57, 1081.
51. Phillips, W.J.; Cerione, R.A. J. Biol. Chem., 1992, 267, 17032.
52. Taylor, J.M.; Jacob-Mosier, G.G.; Lawton, R.G.; VanDort, M.; Neubig, R.R. J. Biol. Chem., 1996, 271, 3336.
53. Kisselev, O.G.; Ermolaeva, M.V.; Gautam, N. J. Biol. Chem., 1994, 269, 21399.
54. Ernst, O.P.; Meyer, C.K.; Marin, E.P.; Henklein, P.; Fu, W.Y.; Sakmar, T.P.; Hofmann, K.P. J. Biol. Chem., 2000, 275, 1937.
55. Robishaw, J.D.; Berlot, C.H. Curr. Op. Cell Biol., 2004, 16, 206.
56. Woon, C.W.; Soparkar, S.; Heasley, L.; Johnson, G.L. J. Biol. Chem., 1989, 264, 5687.
57. Dratz, E.A.; Furstenau, J.E.; Lambert, C.G.; Thireault, D.L.; Rarick, H.; Schepers, T.; Pakhlevaniants, S.; Hamm, H.E. Nature, 1993, 363, 276.
58. Conklin, B.R.; Herzmark, P.; Ishida, S.; Voyno-Yasenetskaya, T.A; Sun, Y.; Farfel, Z.; Bourne, H.R. Mol. Pharmacol., 1996, 50, 885.
59. Coward, P.; Chan, S.D.; Wada, H.G.; Humphries, G.M.; Conklin, B.R. Anal. Biochem., 1999, 270, 242.
60. Kowal, D.; Nawoschik, S.; Ochalski, R.; Dunlop, J. Biochem. Pharmacol., 2003, 66, 785.
61. Liu, J.; Conklin, B.R.; Blin, N.; Yun, J.; Wess, J. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1995, 92, 11642.
62. Wood, M.D.; Murkitt, K.L.; Rice, S.Q.; Testa, T.; Punia, P.K.; Stammers, M.; Jenkins, O.; Elshourbagy, N.A.; Shabon, U.; Taylor, S.J.; Gager, T.L.; Minton, J.; Hirst, W.D.; Price, G.W.; Pangalos, M. Br. J. Pharmacol., 2000, 131, 1050.
63. Liu, A.M.F.; Ho, M.K.C.; Wong, C.S.S.; Chan, J.H.P.; Pau, A.H.M.; Wong, Y.H. J. Biomol. Screen., 2003, 8, 39.
64. Lai, F.P.; Mody, S.M.; Yung, L.Y.; Pang, C.S.; Pang, S.F.; Wong, Y.H. J. Pineal Res., 2001, 30, 171.
65. Joshi, S.; Lee, J.W.; Wong, Y.H. Eur. J. Neurosci., 1999, 11, 383.
66. Franek, M.; Pagano, A.; Kaupmann, K.; Bettler, B.; Pin, J.P.; Blahos, J. Neuropharmacol., 1999, 38, 1657.
67. Gomeza, J.; Mary, S.; Brabet, I.; Parmentier, M.L.; Restituito, S.; Bockaert, J.; Pin, J.P. Mol. Pharm., 1996, 50, 923.
68. Parmentier, M.L.; Joly, C.; Restituito, S.; Bockaert, J.; Grau, Y.; Pin, J.P. Mol. Pharm., 1998, 53, 778.
69. Pauwels, P.J.; Tardif, S.; Colpaert, F.C. Biochem. Pharmacol., 2001, 62, 723.
70. Gopalakrishnan, S.M.; Moreland, R.B.; Kofron, J.L.; Helfrich, R.J.; Gubbins, E.; McGowen, J.; Masters, J.N.; Donnelly-Roberts, D.; Brioni, J.D.; Burns, D.J.; Warrior, U. Anal. Biochem., 2003, 321, 192.
71. Moore, D.J.; Murdock, P.R.; Watson, J.M.; Faull, R.L.; Waldvogel, H.J.; Szekeres, P.G.; Wilson, S.; Freeman, K.B.; Emson, P.C. Brain Res. Mol. Brain Res., 2003, 118, 10.
72. Zhang, J.Y.; Nawoschik, S.; Kowal, D.; Smith, D.; Spangler, T.; Ochalski, R.; Schechter, L.; Dunlop, J. Eur. J. Pharmacol., 2003, 472, 33.
73. Wood, M.; Chaubey, M.; Atkinson, P.; Thomas, D.R. Eur. J. Pharmacol., 2000, 396, 1.
74. Drew, J.E.; Barrett, P.; Conway, S.; Delagrange, P.; Morgan, P.J. Biochim. Biophys. Acta., 2002, 1592, 185.
75. Slessareva, J.E.; Ma, H.; Depree, K.M.; Flood, L.A.; Bae, H.; Cabrera-Vera, T.M.; Hamm, H.E.; Graber, S.G. J. Biol. Chem., 2003, 278, 50530.
76. Amatruda, T. T. 3 rd.; Steele, D. A.; Slepak, V. Z.; and Simon, M. I. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1991, 88, 5587.
77. Wilkie, T. M.; Scherle, P. A.; Strathmann, M. P.; Slepak, V. Z.; Simon, M.I. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1991, 88, 10049.
78. Wu, D.; LaRosa, G.J.; Simon, M.I. Science, 1993, 261, 101.
79. Buhl, A.M.; Eisfelder, B.J.; Worthen, G.S.; Johnson, G.L.; Russell, M. FEBS Lett., 1993, 323, 132.
80. Ho, M.K.; Yung, L.Y.; Chan, J.S.; Chan, J.H.; Wong, C.S.; Wong, Y.H. Br. J. Pharmacol., 2001, 132, 1431.
81. Lee, C.H.; Katz, A.; Simon, M.I. Mol. Pharm., 1995, 47, 218.
82. Blahos, J.; Fischer, T.; Brabet, I.; Stauffer, D.; Rovelli, G.; Bockaert, J.; Pin, J.P. J. Biol. Chem., 2001, 276, 3262.
83. Kuang, Y.; Wu, Y.; Jiang, H.; Wu, D. J. Biol. Chem., 1996, 271, 3975.
84. Wu, D.; Katz, A.; Lee, C.H.; Simon, M.I. J. Biol. Chem., 1992, 267, 25798.
85. Ho, B.Y.; Uezono, Y.; Takada, S.; Takase, I.; Izumi, F. Receptors and Channels, 1999, 6, 363.
86. Saito, Y.; Nothacker, H.P.; Wang, Z.; Lin, S.H.; Leslie, F.; Civelli, O. Nature, 1999, 400, 265.
87. Ho, M.K.; Chan, J.H.; Wong, C.S.; Wong, Y.H. Biochem. J. 2004, 380, 361.
88. New, D.C.; Wong, Y.H. FEBS Lett. 2003, 536, 157.
89. Tian, Y.J.; New, D.C.; Yung, L.Y.; Allen, R.A.; Slocombe, P.M.; Twomey, B.M.; Lee, M.M.K.; Wong, Y.H. Eur. J. Immunol., 2004, 34, 785.
90. Wong, C.S.; Ho, M.K.; Wong, Y.H. Eur. J. Pharmacol., 2003, 473, 105.
91. Hazari, A.; Lowes, V.; Chan, J.H.; Wong, C.S.; Ho, M.K.; Wong, Y.H. Cell. Signal., 2004, 16, 51.
92. McLaughlin, S.K.; McKinnon, P.J.; Margolskee, R.F. Nature, 1992, 357, 563.
93. Nelson, G.; Chandrashekar, J.; Hoon, M.A.; Feng, L.; Zhao, G.; Ryba, N.J.; Zuker, C.S. Nature, 2002, 416, 199.
94. Ueda, T.; Ugawa, S.; Yamamura, H.; Imaizumi, Y.; Shimada, S. J. Neurosci., 2003, 23, 7376.
95. New, D.C.; Wong, Y.H. Assay Drug Develop. Technol., 2004, 2, 269.
96. Guo, Z.D.; Suga, H.; Okamura, M.; Takeda, S.; Haga, T. Life Sci., 2001, 68, 2319.
97. Milligan, G. Mol. Pharm., 2004, 66, 1.
98. Elagoz, A.; Henderson, D.; Babu, P.S.; Salter, S.; Grahames, C.; Bowers, L.; Roy, M.O.; Laplante, P.; Grazzini, E.; Ahmad, S.; Lembo, P.M.C. Br. J. Pharmacol., 2004, 141, 37.
99. Proost, P.; Struyf, S.; Couvreur, M.; Lenaerts, J.P.; Conings, R.; Menten, P.; Verhaert, P.; Wuyts, A.; Van Damme, J. J. Immunol., 1998, 160, 4034.
100. Le, Y.; Oppenheim, J.J.; Wang, J.M. Cytokine Growth Fact. Rev., 2001, 12, 91.
101. Hasegawa, H.; Fujita, S. Cell. Mol. Biol., 2001, 47, 599.
102. New, D.C.; Miller-Martini, D.M.; Wong, Y.H. Phytotherapy Res., 2003, 17, 439.
103. Gutkind, J.S.; Novotny, E.A.; Brann, M.R.; Robbins, K.C. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1991, 88, 4703.
104. Brauner-Osborne, H.; Brann, M.R.; Eur. J. Pharmacol., 1996, 295, 93.
105. Xing, H.; Tran, H.C.; Knapp, T.E.; Negulescu, P.A.; Pollok, B.A. J. Recep. Signal Transduct. Res., 2000, 20, 189.
106. Deo, S.K.; Daunert, S. Fres. J. Anal. Chem., 2001, 369, 258.
107. Stables, J.; Green, A.; Marshall, F.; Fraser, N.; Knight, E.; Sautel, M.; Milligan, G.; Lee, M.; Rees, S. Anal. Biochem., 1997, 252, 115.
108. Kang, Y.S.; Kane, J.; Kurjan, J.; Stadel, J.M.; Tipper, D.J. Mol. Cell. Biol., 1990, 10, 2582.
109. Price, L.A.; Kajkowski, E.M.; Hadcock, J.R.; Ozenberger, B.A.; Pausch, M.H. Mol. Cell. Biol., 1995, 15, 6188
110. Klein, C.; Paul, J.I.; Sauve, K.; Schmidt, M.M.; Arcangeli, L.; Ransom, J.; Trueheart, J.; Manfredi, J.P.; Broach, J.R.; Murphy, A.J. Nature Biotech., 1998, 16, 1334.
111. Leberer, E.; Thomas, D.Y.; Whiteway, M. Curr. Op. Genet. Develop., 1997, 7, 59.
112. Brown, A.J.; Dyos, S.L.; Whiteway, M.S.; White, J.H.; Watson, M.A.; Marzioch, M.; Clare, J.J.; Cousens, D.J.; Paddon, C.; Plumpton, C.; Romanos, M.A.; Dowell, S.J. Yeast, 2000, 16, 11.
113. Ladds, G.; Davis, K.; Hillhouse, E.W.; Davey J. Mol. Microbiol., 2003, 47, 781.
114. Gupte, J.; Cutler, G.; Chen, J.L.; Tian, H. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 2004, 101, 1508.
115. Elshourbagy, N.A.; Ames, R.S.; Fitzgerald, L.R.; Foley, J.J.; Chambers, J.K.; Szekeres, P.G.; Evans, N.A.; Schmidt, D.B.; Buckley, P.T.; Dytko, G.M.; Murdock, P.R.; Milligan, G.; Groarke, D.A.; Tan, K.B.; Shabon, U.; Nuthulaganti, P.; Wang, D.Y.; Wilson, S.; Bergsma. D.J.; Sarau, H.M. J. Biol. Chem., 2000, 275, 25965.
116. Roumy, M.; Zajac, J.M. Eur. J. Pharmacol., 1998, 345, 1.
117. Chambers, J.K.; Macdonald, L.E.; Sarau, H.M.; Ames, R.S.; Freeman, K.; Foley, J.J.; Zhu, Y.; McLaughlin, M.M.; Murdock, P.; McMillan, L.; Trill, J.; Swift, A.; Aiyar, N.; Taylor, P.; Vawter, L.; Naheed, S.; Szekeres, P.; Hervieu, G.; Scott, C.; Watson, J.M.; Murphy, A.J.; Duzic, E.; Klein, C.; Bergsma, D.J.; Wilson, S.; Livi, G.P. J. Biol. Chem., 2000, 275, 10767.
118. Milligan, G.; Rees, S. Trends Pharmacol. Sci., 1999, 20, 118.
119. Arai, H.; Charo, I.F. J. Biol. Chem., 1996, 271, 21814.
120. Ancellin, N.; Hla, T. J. Biol. Chem., 1999, 274, 18997.
121. Patel, H.; Porter, R.H.; Palmer, A.M.; Croucher, M.J. Br. J. Pharmacol., 2003, 138, 671.
122. Mishina, Y.M.; Wilson, C.J.; Bruett, L.; Smith, J.J.; Stoop-Myer, C.; Jong, S.; Amaral, L.P.; Pedersen, R.; Lyman, SK.; Myer, V.E.; Kreider, B.L.; Thompson, C.M. J. Biomol. Screen., 2004, 9, 196.