The transient receptor potential (TRP) channel superfamily is a non-selective Ca2+-permeable cation channels involved in sensory physiology. Here we show that 2-aminoethoxydiphenyl borate (2-APB), a compound commonly used as TRP channel inhibitor, dose-dependently induce a significant facilitation on the frequency of spontaneous neurotransmitter release at developing Xenopus neuromuscular junction through, surprisingly, TRP channel activation. Bath application of universal TRP channel inhibitors either SKF96365, flufenamic acid or RuR cease the 2-APB-induced synaptic facilitation. Exclusion of Ca2+ from culture medium or bath application of the pharmacological Ca2+ channel inhibitor cadmium, membrane-permeable Ca2+ chelator BAPTA-AM, effectively hampered the facilitation of neurotransmitter release induced by 2-APB, suggesting Ca2+ influx is requisite for 2-APB-induced synaptic facilitation. Blockade of the voltage-dependent Ca2+ channel with either nifedipine, verapamil or £s-CTX failed to abolish the SSC facilitating effect of 2-APB. Electrophysiological recording of 2-APB induced single channel currents by using cell-attached patch-clamp technique reveals 2-APB evoked a robust single channel activity recorded at different pipette voltages. Furthermore, the 2-APB-evoked single-channel events are significantly abolished in the presence of SKF96365. Either pretreatment of the cultures with inhibitor of phospholipase C (U73122) or tyrosine kinase (Genistein) abolishes 2-APB induced potentiation of synaptic transmission. The structure of PMA is analogous to diacylglycerol (DAG), which abolishes 2-APB induced synaptic facilitation. 2-APB no longer elicited any changes in SSC frequency when serum is eliminated from culture medium. Overall, results from our current study provide evidences that 2-APB induces the opening of TRP channels and Ca2+ influx which resulting in facilitation of spontaneous neurotransmitter release at developing Xenopus neuromuscular synapse. Serum may activate tyrosine kinase to turn on PI3K and phospholipase C. Then phospholipase C cleavage PIP2 to IP3 and diacylglycerol, and diacylglycerol induced TRP channel opening. 2-APB potentiates and sensitizes the TRP channel, increasing Ca2+ inffux. Elevated [Ca2+]i resulted in enhancement of neurotransmitter release from presynaptic nerve terminal.

In an effort to dissect the mechanism of SOCe activation, I used two novel 2-APB analogs (DPB162-AE and DPB163-AE) which are ~50-100 times more potent at modifying SOCe than 2-APB. In the presence of STIM1, both compounds (2 µM) differentially affected Orai subtypes, fully blocking endogenous Orai1, but not Orai2 or Orai3 mediated SOCe in DT40 Orai-specific knockout cells. Neither analog directly activated Orai3 over-expressed alone in HEK293 cells. Analysis of constitutively active Orai1 mutant, Orai1V102C, showed an increase in Ca2+ entry after application of DPB162-AE independent of STIM1. When STIM1 was co-expressed with Orai1V102C, there was no inhibitory effect of the analog on the mutant channel complex. DPB162-AE appeared to have a long term effect on the channel complex revealed a lack of SOCe 10 minutes after washout of the analog. STIM1ct-Orai1 Ca2+ entry was moderately increased by DPB162-AE yet constitutively active Stim1ct4EA-Orai1 Ca2+ entry was robustly inhibited. The activation of mutant Orai1V102C indicated the analogs are capable of interacting with Orai1, perhaps to widen the pore, and pointing to a putative mechanism of action for inhibition. FRET analysis indicated no effect on STIM1-Orai1, STIM1ct-Orai1 or SOAR-Orai1 coupling. Thus, the inhibitory effect on STIM1-Orai may be through physical alteration of Orai1 gating. Previously reported as having biphasic effect on SOCe proteins, DPB163-AE appeared to effect its potentiation exclusively via STIM2 with no evident inhibition of STIM2 SOCe. Inhibition by both analogs was mediated by STIM1. DPB162-AE and DPB163-AE had remarkable specificity on Orai1 as opposed to other Ca2+ permeant channels. Neither compound affected Ca2+ entry through TRPC3, TRPC6, or strontium entry through Cav1.2 channels at concentrations (2 µM) that completely inhibited Orai1-mediated SOCe. In summary, DPB162-AE and DPB163-AE are highly specific inhibitors of Orai1 SOCe, with little effect on Orai2 and Orai3, and no effect on other Ca2+ channels. They do not disrupt STIM-Orai coupling but may modify functional Orai1 channel structure to effect their inhibitory action on SOCe. / Biochemistry

Store-operated Ca2+ entry (SOCE) triggered by the depletion of endoplasmic reticulum (ER) luminal Ca2+ stores is a major Ca2+ entry pathway in non-excitable cells and is essential in physiological Ca2+ signaling and homeostasis. STIM proteins are sensors of ER luminal Ca2+, which translocate to ER-plasma membrane (PM) junctional regions to activate the family of Orai channels mediating Ca2+ entry. This study is focused on dissecting the mechanism of STIM interacting with Orai. A powerful modifier of SOCE, 2-aminoethoxydiphenyl borate (2-APB) is utilized. First, the action of 2-APB on the mammalian Orai homologues are characterized using the DT40 STIM knockout cells. 50 ìM 2-APB directly activates Orai3 but not Orai1 or Orai2. Second, while it stimulates the STIM2-mediated constitutive Ca2+ entry through Orai, 2-APB also induces the cytosolic STIM C-terminus fragments to translocate to the PM and activate Orai1. These data reveal 50 ìM 2-APB enhances STIM-Orai coupling. Further, this enhanced binding of STIM and Orai leads to a conformational change within the STIM-Orai complex, which is possibly the underlying mechanism for the 50 ìM 2-APB inhibitory effect on SOCE. Finally, six residues (344-349) at the N-terminus of the STIM-Orai activation region (SOAR) prove to be critical for this inhibitory action. These same six amino acid region also constitutes an ancillary Orai binding site within SOAR, in addition to the main polybasic region. The deletion of this ancillary site abolishes the ability of SOAR to bind to and activate Orai1, but can be compensated for by the STIM-Orai binding enhancing effect of 50 ìM 2-APB. The majority of STIM1 is located on the ER membrane, while a small proportion of STIM1 is on the PM. Using an extracellularly applied STIM1 antibody, the PM STIM1 can be aggregated to exert an influence on the ER STIM1. Although the PM STIM1 is not obligatory for STIM1-mediated Orai activation, it nevertheless may have a functional presence in the PM. Lastly, a regulatory link between voltage-gated Ca2+ channels (Cav channels) and the STIM proteins is established. After activation by store depletion, STIM strongly suppresses the Cav1.2 channels. There is a biochemical interaction between STIM1 and the Cav1.2 pore subunit á1C. This inhibitory effect is independent of Orai1 activation. Hence, STIM1 interacts with and reciprocally controls two major Ca2+ channels. / Biochemistry

No description available.

Les polynucléaires neutrophiles représentent 50-70% des leucocytes sanguins et possèdent un rôle majeur dans la défense de l'organisme contre les pathogènes. Le Ca2+ est un second messager qui joue un rôle primordial dans le chimiotactisme, la phagocytose, la dégranulation et la production de formes réactives de l'oxygène (FRO) afin de neutraliser l'agent pathogène. Dans ces cellules, l'influx calcique de type SOCE est essentiel pour l'homéostasie calcique. Il est peu étudié en raison du manque d'outils pharmacologiques spécifiques d'où l'importance dans un premier temps de chercher de nouvelles molécules. Les cellules T Jurkat dont le SOCE est largement caractérisé servent de modèle pour la caractérisation initiale de ces molécules. Le 2-APB est parmi les molécules les plus largement utilisées dans la caractérisation du SOCE en raison de sa double activité sur le SOCE avec une potentialisation à [1-10 μM] et une inhibition à [> 20 μM]. En revanche, ce produit manque de spécificité et agit sur d'autres cibles cellulaires comme les récepteurs à l'inositol (1,4,5)-trisphosphate (InsP3Rs). La 1ère étape est de sélectionner à partir d'analogues commerciaux du 2-APB (Methoxy-APB, Dimethoxy-APB, Cyclic-APB, Benzothienyl-APB, Thienyl-APB et MDEB), des composés plus spécifiques et également plus efficaces que la molécule mère. Deux molécules se sont distinguées : le MDEB comme uniquement potentialisant du SOCE et le Benzothienyl-APB comme un puissant inhibiteur. En revanche, tous les analogues du 2-APB inhibent les InsP3Rs à l'exception du MDEB qui semble plus spécifique du SOCE. L'effet du MDEB sur le courant calcique, ICRAC, a été étudié grâce à la technique du patch-clamp. Il augmente d'environ 4 fois l'amplitude de ICRAC par rapport à celle enregistrée dans les cellules contrôle. Par ailleurs, le MDEB ralentie l'inactivation rapide de ICRAC due au Ca2+. Sur le plan physiologique, le MDEB à des concentrations croissantes inhibe la synthèse de l'IL-2 dans les cellules Jurkat stimulées et ceci malgré son effet potentialisant du SOCE. Cette activité est liée à son effet pro-apoptotique dans les cellules Jurkat stimulées. Le MDEB et le Benzothienyl-APB caractérisés dans la 1ère partie nous ont servi d'outils potentiels afin d'étudier le SOCE des cellules PLB-985 différenciées en cellules proches de neutrophiles. Le SOCE a été induit soit par un traitement des cellules avec la thapsigargine (Tg) soit de manière physiologique avec les peptides fMLF et le WKYMVm deux chimioattractants, ligands des récepteurs aux peptides formylés FPR et FPRL1 respectivement. En plus, le SOCE induit par la Tg est modulable par le 2-APB, potentialisé par le MDEB et inhibé par le Benzothienyl-APB. La phagocytose des levures par les cellules PLB-985 différenciées ainsi que la production de FRO intraphagosomales ont été inhibées par le MDEB et le Benzothienyl-APB. Les FRO extracellulaires ont été également inhibées par Benzothienyl-APB en revanche à cause de la forte interférence du MDEB avec la technique de mesure nous n'avons pas pu étudier ses activités. En conclusion, le MDEB et le Benzothienyl-APB sont de nouveaux outils pharmacologiques potentialisant ou inhibant le SOCE des leucocytes, qui nous permettront dans l'avenir une meilleure compréhension de l'entrée calcique et ses rôles dans ces cellules.

No description available.

Les polynucléaires neutrophiles représentent 50-70% des leucocytes sanguins et possèdent un rôle majeur dans la défense de l’organisme contre les pathogènes. Le Ca2+ est un second messager qui joue un rôle primordial dans le chimiotactisme, la phagocytose, la dégranulation et la production de formes réactives de l’oxygène (FRO) afin de neutraliser l’agent pathogène. Dans ces cellules, l’influx calcique de type SOCE est essentiel pour l'homéostasie calcique. Il est peu étudié en raison du manque d’outils pharmacologiques spécifiques d’où l’importance dans un premier temps de chercher de nouvelles molécules. Les cellules T Jurkat dont le SOCE est largement caractérisé servent de modèle pour la caractérisation initiale de ces molécules. Le 2-APB est parmi les molécules les plus largement utilisées dans la caractérisation du SOCE en raison de sa double activité sur le SOCE avec une potentialisation à [1-10 μM] et une inhibition à [> 20 μM]. En revanche, ce produit manque de spécificité et agit sur d’autres cibles cellulaires comme les récepteurs à l’inositol (1,4,5)-trisphosphate (InsP3Rs). La 1ère étape est de sélectionner à partir d’analogues commerciaux du 2-APB (Methoxy-APB, Dimethoxy-APB, Cyclic-APB, Benzothienyl-APB, Thienyl-APB et MDEB), des composés plus spécifiques et également plus efficaces que la molécule mère. Deux molécules se sont distinguées : le MDEB comme uniquement potentialisant du SOCE et le Benzothienyl-APB comme un puissant inhibiteur. En revanche, tous les analogues du 2-APB inhibent les InsP3Rs à l’exception du MDEB qui semble plus spécifique du SOCE. L’effet du MDEB sur le courant calcique, ICRAC, a été étudié grâce à la technique du patch-clamp. Il augmente d’environ 4 fois l’amplitude de ICRAC par rapport à celle enregistrée dans les cellules contrôle. Par ailleurs, le MDEB ralentie l’inactivation rapide de ICRAC due au Ca2+. Sur le plan physiologique, le MDEB à des concentrations croissantes inhibe la synthèse de l’IL-2 dans les cellules Jurkat stimulées et ceci malgré son effet potentialisant du SOCE. Cette activité est liée à son effet pro-apoptotique dans les cellules Jurkat stimulées. Le MDEB et le Benzothienyl-APB caractérisés dans la 1ère partie nous ont servi d’outils potentiels afin d’étudier le SOCE des cellules PLB-985 différenciées en cellules proches de neutrophiles. Le SOCE a été induit soit par un traitement des cellules avec la thapsigargine (Tg) soit de manière physiologique avec les peptides fMLF et le WKYMVm deux chimioattractants, ligands des récepteurs aux peptides formylés FPR et FPRL1 respectivement. En plus, le SOCE induit par la Tg est modulable par le 2-APB, potentialisé par le MDEB et inhibé par le Benzothienyl-APB. La phagocytose des levures par les cellules PLB-985 différenciées ainsi que la production de FRO intraphagosomales ont été inhibées par le MDEB et le Benzothienyl-APB. Les FRO extracellulaires ont été également inhibées par Benzothienyl-APB en revanche à cause de la forte interférence du MDEB avec la technique de mesure nous n’avons pas pu étudier ses activités. En conclusion, le MDEB et le Benzothienyl-APB sont de nouveaux outils pharmacologiques potentialisant ou inhibant le SOCE des leucocytes, qui nous permettront dans l’avenir une meilleure compréhension de l'entrée calcique et ses rôles dans ces cellules. / Neutrophils represent 50-70% of human blood leukocytes; their role is to protect the body against pathogens. Calcium is a second messenger which plays an important role in chemotaxis, phagocytosis, degranulation and the production of reactive oxygen species (ROS) in order to eliminate microbes. In neutrophils, the mechanism of store-operated calcium entry (SOCE) is essential for calcium homeostasis. However, neutrophil SOCE is not well understood because of the lack of specific pharmacological tools. It is necessary to first identify and characterize new molecules using a model of Jurkat T cells in which SOCE was the best characterized. 2-APB is the most widely used molecule in SOCE characterization due to its dual activity with a potentiation at lower concentrations [1-10 μM] and an inhibition at higher concentrations [> 20 μM]. However, this molecule lacks specificity because it acts on other cellular targets such as inositol (1,4,5)-trisphosphate receptors (InsP3Rs). The first step is to select from a library of 8 commercial 2-APB analogues (Methoxy-APB, Dimethoxy-APB, Cyclic-APB, Benzothienyl-APB, Thienyl-APB and MDEB) those that are more specific and also more efficient molecules than 2-APB. Two interesting molecules were identified, MDEB as the only SOCE potentiating product currently known and the Benzothienyl-APB, which is a strong inhibitor. Like 2-APB, all these analogues inhibit InsP3Rs except MDEB, which seems to be more specific. The effect of MDEB on the calcium current, ICRAC, was also studied using the patch-clamp technique. MDEB increases ~4 times the ICRAC amplitude in comparison with control. Otherwise, MDEB slows down the fast Ca2 +-dependent inactivation of ICRAC. Functionally, MDEB at increasing concentrations inhibits IL-2 synthesis in stimulated Jurkat T cells despite its potentiating activity on SOCE. The inhibition is due to MDEB induced apoptosis in stimulated Jurkat T cells. MDEB and Benzothienyl-APB were then used as tools to study SOCE in a neutrophil-like cell model, the differentiated PLB-985 cells. SOCE was induced either by treatment of cells with thapsigargin (Tg) or physiologically with the chemotactic peptides fMLF and WKYMVm, ligands of formyl peptide receptors FPR and FPRL1 respectively. In addition, Tg-induced SOCE was modulated by 2-APB, potentiated by MDEB and inhibited by Benzothienyl-APB. The consequences of these analogues on neutrophil functions were also studied. Phagocytosis of yeasts by PLB-985 cells and intraphagosomal ROS production were inhibited by MDEB and Benzothienyl-APB. Furthermore, extracellular ROS were also inhibited by Benzothienyl-APB. However, because of the high interference of MDEB with our techniques, its activities could not be studied. In conclusion, MDEB and Benzothienyl-APB are new analogues of 2-APB potentiating and inhibiting SOCE, which allow us in the future a better understanding of leukocyte SOCE and its cellular roles.