Dopamine (DA) plays a critical role in the brain, and the ability to directly measure dopaminergic activity is essential for understanding its physiological functions. We therefore developed red fluorescent G-protein-coupled receptor-activation-based DA (GRABDA) sensors and optimized versions of green fluorescent GRABDA sensors. In response to extracellular DA, both the red and green GRABDA sensors exhibit a large increase in fluorescence, with subcellular resolution, subsecond kinetics and nanomolar-to-submicromolar affinity. Moreover, the GRABDA sensors resolve evoked DA release in mouse brain slices, detect evoked compartmental DA release from a single neuron in live flies and report optogenetically elicited nigrostriatal DA release as well as mesoaccumbens dopaminergic activity during sexual behavior in freely behaving mice. Coexpressing red GRABDA with either green GRABDA or the calcium indicator GCaMP6s allows tracking of dopaminergic signaling and neuronal activity in distinct circuits in vivo.

The ability to directly measure acetylcholine (ACh) release is an essential first step towards understanding its physiological function. Here we optimized the GRAB ACh ( G PC R - A ctivation– B ased- ACh ) sensor with significantly improved sensitivity and minimal downstream coupling. Using this sensor, we measured in-vivo cholinergic activity in both Drosophila and mice, revealing compartmental ACh signals in fly olfactory center and single-trial ACh dynamics in multiple regions of the mice brain under a variety of different behaviors

Abstract Temporal coincidence between the conditioned stimulus (CS) and unconditioned stimulus (US) is essential for associative learning across species. Despite its ubiquitous presence, the mechanism that may regulate this time window duration remains unclear yet. Using olfactory associative learning in Drosophila as a model, we find that suppressing or promoting serotonin (5-HT) signal could respectively shorten or prolong the coincidence time window of odor-shock associative learning and synaptic plasticity in mushroom body (MB) Kenyon cells (KCs). Capitalizing on G PC R - a ctivation b ased (GRAB) sensors for 5-HT and acetylcholine (ACh), we characterized the in vivo 5-HT dynamics in MB lobes during odor and shock stimulations and further dissected this microcircuit. Interestingly, local KC-released ACh activates nicotinic receptors on the dorsal paired medial (DPM) neuron, and in turn the DPM neuron releases 5-HT to inhibit the ACh signal via the 5-HT1a receptor. Finally, we demonstrated that the DPM-mediated serotonergic feedback circuit is sufficient and necessary to regulate the coincidence time window. This work provides a model for studying the temporal contingency of environmental events and their causal relationship.

The monoamine neuromodulator dopamine (DA) plays a critical role in the brain, and the ability to directly measure dopaminergic activity is essential for understanding its physiological functions. We therefore developed the first red fluorescent GPCR-activation–based DA (GRABDA) sensors and optimized versions of green fluorescent GRABDA sensors following our previous studies. In response to extracellular DA, both the red and green GRABDA sensors have a large increase in fluorescence (ΔF/F values of 150% and 340%, respectively), with subcellular resolution, subsecond kinetics, and nanomolar to submicromolar affinity. Moreover, both the red and green GRABDA sensors readily resolve evoked DA release in mouse brain slices, detect compartmental DA release in live flies with single-cell resolution, and report optogenetically elicited nigrostriatal DA release as well as mesoaccumbens dopaminergic activity during sexual behavior in freely behaving mice. Importantly, co-expressing red GRABDA with either green GRABDA or the calcium indicator GCaMP6s provides a robust tool for simultaneously tracking neuronal activity and dopaminergic signaling in distinct circuits in vivo .

A combination of the BCL-2 inhibitors ABT-263 and A-1210477 inhibited cell proliferation in the HeLa, C33A, SiHa and CaSki human cervical cancer cell lines. Drug sensitivity was initially tested using 2-dimensional (2D) cell culture models. As ABT-263 binds to both BCL-2 and BCL-XL at high affinity, it was unclear whether the synergism of the drug combination was driven either by singly inhibiting BCL-2 or BCL-XL, or inhibition of both. Therefore, we used the BCL-2 selective inhibitor ABT-199 and the BCL-XL selective inhibitor A1331852 to resolved the individual antitumor activities of ABT-263 into BCL-2 and BCL-XL dependent mechanisms. A-1210477 was substituted with the orally bioavailable S63845. The SiHa, C33A and CaSki cell lines were resistant to single agent treatment of all three drugs, suggesting that none of these anti-apoptotic proteins singly mediate survival of the cells. HeLa cells were resistant to single agent treatment of ABT-199 and A1331852 but were sensitive to S63845 indicating that they depend on MCL-1 for survival. Co-inhibition of BCL-XL and MCL-1 with A1331852 and S63845 significantly inhibited cell proliferation of all four cell lines. Similar data were obtained with 3-dimensional spheroid cell culture models generated from two cervical cancer cell lines in vitro. Treatment with a combination of A1331852 and S63845 resulted in inhibition of growth and invasion of the 3D spheroids. Co-inhibition of BCL-2 and MCL-1 with ABT-199 and S63845, also inhibited cell proliferation of all cancer cell lines, except SiHa. However, the effect of the combination was not as pronounced as combination of A1331852 and S63845. Collectively, our data demonstrate that the combination of MCL-1-selective inhibitors with either selective inhibitors of either BCL-XL or BCL-2 may be potentially useful as treatment strategies for the management of cervical cancer.