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cAMP BIOSENSORS AND SPATIOTEMPORAL cAMP SIGNALING IN ADULT CARDIAC MYOCYTESWarrier, Sunita 06 April 2007 (has links)
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Modulating G Protein-Coupled Receptor Signaling Pathways with Selective Chemical- and Protein-Based Effector MoleculesGulati, Sahil, Gulati 31 August 2018 (has links)
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Modulation of Immune checkpoint by GPCRs in the context of immunotherapy, focusing on YAP/TAZ pathwaysDuarte Rosse, Ariane 05 1900 (has links)
L'immunothérapie, en particulier l'utilisation d'inhibiteurs de PD-1 et de PD-L1, a révolutionné le
traitement du cancer. Cependant, son efficacité varie, certains patients présentant une réponse
limitée ou une rechute, souvent liée à une forte expression de PD-L1 dans le microenvironnement
tumoral. Des recherches récentes suggèrent que les effecteurs de la voie Hippo, YAP et TAZ,
pourraient jouer un rôle crucial dans la régulation de l'expression de PD-L1 dans les cellules
cancéreuses, y compris celles du sein et du poumon. La voie Hippo, qui contrôle la survie
cellulaire, la prolifération et la taille des organes, agit par l'inhibition médiée par la kinase Lats1/2
de YAP/TAZ. Lorsqu'ils ne sont pas phosphorylés, YAP/TAZ se déplacent vers le noyau, affectant
l'expression de gènes tels que PD-L1 et PD-1. De plus, les récepteurs couplés aux protéines G
(RCPG), y compris le récepteur de type 1 à l'angiotensine II (AT1), ont été identifiés comme des
modulateurs potentiels de la réponse immunitaire dans le cancer. Cette étude vise à développer
et valider de nouveaux biosenseurs basés sur la BRET pour observer l'activité de la voie Hippo en
suivant le mouvement de YAP et de TAZ du cytoplasme au noyau et pour évaluer la capacité de
ces capteurs à surveiller différents signaux stimulants, y compris la stimulation AT1R, offrant ainsi
des aperçus de nouvelles stratégies thérapeutiques en immuno-oncologie.
L'immunothérapie est apparue comme une approche révolutionnaire pour pallier les limites des
traitements anticancéreux traditionnels, introduisant des médicaments ciblant les points de
contrôle immunitaires, tels que les inhibiteurs de PD-1 (protéine de mort cellulaire programmée
1) et de PD-L1 (ligand de mort cellulaire programmée 1). Cependant, certains patients présentent
une réponse inadéquate ou une rechute après traitement, notamment ceux avec une expression
accrue de PD-L1 dans le microenvironnement tumoral. En conséquence, la modulation de PD-1
et de PD-L1 émerge comme une branche potentielle des thérapies immuno-basées. Des
investigations récentes suggèrent que les effecteurs de la voie Hippo, YAP et TAZ, pourraient
influencer la réponse immunitaire en régulant transcriptionnellement PD-L1 dans diverses
cellules cancéreuses, y compris celles du sein et du poumon. Mécanistiquement, la kinase Lats1/2
inhibe YAP/TAZ par phosphorylation directe, les séquestrant dans le cytoplasme, tandis que
YAP/TAZ non phosphorylés se transloquent dans le noyau, médiatisant la sortie transcriptionnelle
de gènes tels que PD-L1 et PD-1. La signalisation des RCPG a été proposée comme un modulateur
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potentiel de la réponse immunitaire au cancer, avec le récepteur de type 1 à l'angiotensine II
(AT1) suggéré comme un médicament combiné potentiel pour les traitements en immunooncologie.
Par conséquent, ce travail vise à développer et valider de nouveaux biosenseurs basés
sur la BRET pour évaluer la voie Hippo en surveillant la translocation de YAP et de TAZ du
cytoplasme au noyau et pour évaluer la capacité de ces capteurs à surveiller différents signaux
stimulants, y compris la stimulation AT1R.
Cette étude visait à développer et à valider des biosenseurs pour surveiller l'activité de la voie
Hippo en évaluant la translocation de YAP et de TAZ à l'aide du transfert d'énergie de résonance
bioluminescente améliorée (ebBRET). Des défis techniques ont entravé la validation complète
sous différents stimuli, mais la manipulation de la densité cellulaire a validé la fonctionnalité du
capteur. L'identification du récepteur AT1 comme un modulateur de la relocalisation de YAP
médiée par les RCPG souligne la nécessité d'explorer l'interaction entre la signalisation des RCPG
et la voie Hippo. La sélection minutieuse des activateurs et la validation complète sont cruciales
pour élucider le réseau régulateur de YAP/TAZ dans le développement du cancer. / Immunotherapy, particularly the use of PD-1 and PD-L1 inhibitors, has revolutionized cancer
treatment. However, its effectiveness varies, with some patients showing limited response or
relapse, often linked to high PD-L1 expression in the tumor microenvironment. Recent research
suggests that the Hippo pathway effectors, YAP and TAZ, may play a crucial role in regulating PDL1
expression in cancer cells, including breast and lung cancers. The Hippo pathway, which
controls cell survival, proliferation, and organ size, operates through the Lats1/2 kinase-mediated
inhibition of YAP/TAZ. When not phosphorylated, YAP/TAZ move to the nucleus, affecting the
expression of genes like PD-L1 and PD-1. Furthermore, G protein-coupled receptors (GPCRs),
including the Angiotensin II type 1 (AT1) receptor, have been identified as potential modulators
of the immune response in cancer. This study aims to develop and validate novel BRET-based
biosensors to observe the Hippo pathway's activity by tracking the movement of YAP and TAZ
from the cytoplasm to the nucleus and to assess various stimulatory signals, including AT1R
stimulation, offering insights into new therapeutic strategies in immuno-oncology
Immunotherapy has emerged as a revolutionary approach to address the limitations of traditional
cancer treatments, introducing drugs that target immune checkpoints, such as PD-1
(Programmed Cell Death Protein 1) and PD-L1 (Programmed Cell Death Ligand 1) inhibitors. Yet,
some patients exhibit inadequate response or experience relapse post-treatment, especially
those with heightened PD-L1 expression in the tumor microenvironment. Consequently,
modulation of PD-1 and PD-L1 has emerged as a potential branch of immuno-based therapies.
Recent investigations propose that the Hippo pathway effectors, YAP and TAZ, may influence the
immune response by transcriptionally regulating PD-L1 in various cancer cells, including breast
and lung cancer. Mechanistically, Lats1/2 kinase inhibits YAP/TAZ through direct phosphorylation,
leading to their sequestration in the cytoplasm, while unphosphorylated YAP/TAZ translocate to
the nucleus, mediating the transcriptional output of genes such as PD-L1 and PD-1. G proteincoupled
receptors (GPCRs) signaling has been proposed as a potential modulator of the immune
response to cancer, with the Angiotensin II type 1 (AT1) receptor suggested as a potential
combination drug for immune-oncology treatments. Therefore, this work aims to develop and
validate new BRET-based biosensors to evaluate the Hippo pathway by monitoring the
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translocation of YAP and Taz from the cytoplasm to the nucleus and to evaluate the ability of
these sensors to monitor different stimulatory signals, including AT1R stimulation.
This study aimed to develop and validate biosensors for monitoring Hippo pathway activity by
assessing YAP and TAZ translocation using enhanced bioluminescence resonance energy transfer
(ebBRET). Technical challenges hindered comprehensive validation under different stimuli, yet
cell density manipulation validated sensor functionality. Identification of AT1 receptor as a
modulator of GPCR-mediated YAP relocalization underscores the need to explore GPCR-Hippo
pathway interplay. Meticulous activator selection and comprehensive validation are crucial for
unraveling YAP/TAZ's regulatory network in cancer development.
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Differential regulation of GABAB receptor trafficking by different modes of N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor signalingKantamneni, Sriharsha, Gonzàlez-Gonzàlez, I.M., Luo, J., Cimarosti, H., Jacobs, S.C., Jaafari, N., Henley, J.M. 2013 December 1924 (has links)
Yes / Inhibitory GABAB receptors (GABABRs) can down-regulate most excitatory synapses in the CNS by reducing postsynaptic excitability. Functional GABABRs are heterodimers of GABAB1 and GABAB2 subunits and here we show that the trafficking and surface expression of GABABRs is differentially regulated by synaptic or pathophysiological activation of NMDA receptors (NMDARs). Activation of synaptic NMDARs using a chemLTP protocol increases GABABR recycling and surface expression. In contrast, excitotoxic global activation of synaptic and extrasynaptic NMDARs by bath application of NMDA causes the loss of surface GABABRs. Intriguingly, exposing neurons to extreme metabolic stress using oxygen/glucose deprivation (OGD) increases GABAB1 but decreases GABAB2 surface expression. The increase in surface GABAB1 involves enhanced recycling and is blocked by the NMDAR antagonist AP5. The decrease in surface GABAB2 is also blocked by AP5 and by inhibiting degradation pathways. These results indicate that NMDAR activity is critical in GABABR trafficking and function and that the individual subunits can be separately controlled to regulate neuronal responsiveness and survival. / BBSRC, MRC and the European Research Council
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Use of cellular impedance to characterize ligand functional selectivity at G protein-coupled receptorsStallaert, Wayne 12 1900 (has links)
Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs) représentent la plus grande famille de cibles thérapeutiques pour le traitement d’une panoplie de pathologies humaines. Bien que plusieurs décennies de recherche aient permis de façonner nos connaissances sur ces protéines membranaires, notre compréhension des déterminants moléculaires de leur activité signalétique reste encore limitée. De ces domaines de recherche, une avancée récente a mis à jour un nouveau phénomène, appelé sélectivité fonctionnelle des ligands, qui a bouleversé les paradigmes décrivant leu fonctionnement de ces récepteurs. Ce concept émane d’observations montrant que l’activité pharmacologique de certains ligands n’est pas nécessairement conservée sur tout le répertoire signalétiques connu du récepteur et peu se restreindre à l'activation sélective d’un sous-groupe de voies de signalisation.Ce nouveau modèle pharmacologique de l'activation des RCPG ouvre de nouvelles possibilités pour la découverte de médicaments plus efficace et sûr, ciblant les RCPGs. En effet, il permet la conception de molécules modulant spécifiquement les voies signalétiques d’intérêt thérapeutique, sans engager les autres voies qui pourraient mener à des effets secondaires indésirables ou de la tolérance.
Cette thèse décrit l'utilisation d'une nouvelle approche sans marquage, basée sur la mesure du changement l'impédance cellulaire. Par la mesure des changements cellulaires, comme la morphologie, l’adhésion et/ou la redistribution des macromolécules, cette approche permet de mesurer de façon simultanée l'activité de plusieurs voies de signalisation impliqués dans ces réponses.
Utilisant le récepteur β2-adrénergique (β2AR) comme modèle, nous avons démontré que les variations dans l’impédance cellulaire étaient directement liées à l’activation de multiples voies de signalisation suite à la stimulation du récepteur par son ligand. L’agoniste type du β2AR, l’isoprotérénol, s’est avéré induire une réponse d’impédance dose-dépendante constituée, dans le temps, de plusieurs caractéristiques distinctes pouvant être bloquées de façon compétitive par l’antagoniste ICI118,551 Par l’utilisation d’inhibiteurs sélectifs, nous avons été en mesure de déterminer la contribution de plusieurs voies signalétiques canoniques, comme les voies dépendantes de Gs et Gi, la production d’AMPc et l’activation de ERK1/2, sur ces changements. De plus, la dissection de la réponse d’impédance a permis d’identifier une nouvelle voie de mobilisation du Ca2+ contribuant à la réponse globale des changements initiés par la stimulation du β2AR. Dans une autre étude, nous avons rapporté que la réponse calcique induite par le β2AR serait attribuable à une transactivation Gs-dépendant du récepteur purinergique P2Y11, lui-même couplé à la protéine Gq. La mesure d’impédance permettant de distinguer et de décrire une pléiade d’activités signalétiques, nous avons émis l’hypothèse que des ligands arborant des profils signalétiques différents généreraient des réponses d’impédance distinctes. Le criblage d’une librairie de ligands spécifiques au β2AR a révélé une grande variété de signatures d’impédance. Grâce au développement d’une approche computationnelle innovatrice, nous avons été en mesure de regrouper ces signatures en cinq classes de composés, un regroupement qui s’est avéré hautement corrélé avec le profil signalétique des différents ligands.
Nous avons ensuite combiné le criblage de composés par impédance avec l’utilisation d’inhibiteurs sélectifs de voies signalétiques afin d’augmenter la résolution du regroupement. En évaluant l’impact d’une voie signalétique donnée sur la signature d’impédance, nous avons été en mesure de révéler une plus grande variété de textures parmi les ligands. De plus, cette méthode s’est avérée efficace pour prédire le profil signalétique d’une librairie de composés non caractérisés, ciblant le β2AR. Ces travaux ont mené à l’élaboration d’une méthode permettant d’exprimer visuellement la sélectivité fonctionnelle de ligands et ont révélé de nouvelles classes de composés pour ce récepteur. Ces nouvelles classes de composés ont ensuite été testées sur des cardiomyocytes humains, confirmant que les composés regroupés dans différentes classes produisent des effets distincts sur la contractilité de ces cellules.
Globalement, ces travaux démontrent la pertinence de l’utilisation de l’impédance cellulaire pour une évaluation précise des différences fonctionnelles parmi les composés ciblant les RCPGs. En fournissant une représentation pluridimensionnelle de la signalisation émanant des RCPGs à l’aide d’un seul essai ne requérant pas de marquage, les signatures d’impédance représentent une stratégie simple et innovante pour l’évaluation de la fonctionnalité sélective des ligands. Cette méthode pourrait être d’une grande utilité dans le processus de découverte de nouveaux médicaments. / G protein-coupled receptors (GPCRs) represent the largest family of therapeutic targets for the treatment of a wide variety of human pathologies. Decades of research have provided an extensive base of knowledge about these fascinating membrane proteins, yet significant advancements in the understanding of the structural and functional details of these important drug targets continue to accumulate to this day. One such area of research in particular that has caused a paradigm shift in the way we conceptualize receptor function is a recently identified phenomenon known as ligand functional selectivity. This concept refers to the numerous observations that the pharmacological activity of a ligand at a given receptor is not always conserved over all possible signalling events engaged by the receptor, often resulting in the selectivity of a ligand to modulate only a subset of the receptor’s signalling repertoire. This model of receptor activity reveals exciting new possibilities for the discovery of safer and more efficacious drugs targeting GPCRs; through the design of drugs specifically targeting the pathway of therapeutic interest without modulating other, uninvolved pathways which could lead to tolerance or adverse effects.
This thesis will describe the use of a novel, label-free technique based on cellular impedance to further characterize ligand functional selectivity at GPCRs. By measuring changes in higher-order cellular responses, such as changes in morphology, adhesion and redistribution of macromolecules, this approach provides a means to simultaneously measure the activity of multiple signalling pathways converging on these responses.
Using the β2-adrenergic receptor (β2AR) as a model system, we have demonstrated that changes in cellular impedance reflect the activity of multiple signalling events elicited following ligand stimulation of the receptor. Isoproterenol, the prototypical agonist of the β2AR, was found to elicit a dose-dependent impedance response consisting of multiple, discrete features over time, which could be blocked in a competitive manner by the antagonist ICI118,551. Using pathway-selective inhibitors, we were able to dissect the contribution of many of the canonical pathways activated by the β2AR, including Gs- and Gi-dependent signalling, as well as cAMP production and ERK1/2 activation. Furthermore, through the pharmacological dissection of this impedance response, we identified a novel Ca2+ mobilization pathway that contributes to the overall cellular response to β2AR stimulation. In a separate study of the mechanism generating this β2AR-promoted Ca2+ response, we revealed a Gs-dependent transactivation mechanism of the Gq-coupled P2Y11 purinergic receptor. Given the ability of impedance measurements to capture this pleiotropic signalling activity, we then reasoned that ligands exhibiting different signalling profiles should generate distinct impedance signatures. In screening a library of functionally selective compounds targeting the β2AR, we obtained a wide variety of impedance signatures. Through the development of a novel computational approach, we were able to cluster these signatures into five distinct compounds classes, which were highly correlated with signalling profiles of the ligands.
In an extension of this approach, we then combined impedance screening with the use of pathway-selective inhibitors to determine if this would provide greater resolution in distinguishing among functionally distinct compounds. By assessing if and how a given signalling pathway contributes to a ligand’s impedance signature, we were able to reveal even more texture among ligands targeting the β2AR. Furthermore, this approach was found to be predictive of the signalling profiles of a library of uncharacterized compounds for the β2AR. This work led to the development of a visualization method to express ligand functional selectivity and revealed potentially novel classes of compounds for the receptor. These compound classes were then validated in human cardiomyocytes, confirming that compounds clustering into different classes produced distinct effects on cardiomyocyte contractility.
Altogether, this work demonstrates the ability of cellular impedance to accurately measure functional differences among compounds targeting GPCRs. In providing a representation of the pluridimensionality of GPCR signalling using a single, label-free assay, impedance profiling represents an innovative strategy to assess ligand functional selectivity and may be a valuable addition to future drug discovery campaigns.
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Cell-Free Synthesis of Proteins with Unnatural Amino Acids: Exploring Fitness Landscapes, Engineering Membrane Proteins and Expanding the Genetic CodeSchinn, Song Min 01 August 2017 (has links)
Unnatural amino acids (uAA) expand the structural and functional possibilities of proteins. Numerous previous studies have demonstrated uAA as a powerful tool for protein engineering, but challenges also remain. Three notable such challenges include: (1) the fitness of uAA-incorporated proteins are difficult to predict and time-consuming to screen with conventional methods, (2) uAA incorporation in difficult-to-express proteins (e.g. membrane proteins such as G-protein coupled receptors) remain challenging, and (3) the incorporation of multiple types of uAA are still limited. In response, we pose cell-free protein synthesis (CFPS), a rapid and versatile in vitro expression system, as a platform to explore solutions to these challenges. The "cell-free" nature of CFPS enables it to accelerate protein expression and tolerate extensive modifications to its translational environment. In this work, these advantages were utilized to address the aforementioned challenges by: (1) rapidly expressing and screening uAA-containing proteins, (2) incorporating uAA in functional G-protein coupled receptor in the presence of membrane-mimicking lipid additives, and (3) engineer the translational environment extensively towards multiple uAA incorporation.
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Implication des récepteurs de la mélatonine dans les troubles neurologiques et le diabète de type 2 et identification de régions clés du récepteur MT1 responsables de sa sélectivité fonctionnelleHégron, Alan 10 1900 (has links)
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Modelización molecular de los receptores de adenosina y sus ligandos en el marco de diseño de fármacos asistido por ordenadorGutiérrez de Terán Castañón, Hugo 03 May 2004 (has links)
El objetivo de la presente tesis es el de aportar conocimiento sobre la bioquímica y la farmacología de los receptores de adenosina, así como entender las relaciones entre estructura química y actividad farmacológica de los ligandos existentes para estos receptores. Con este objetivo se han empleado distintas técnicas y metodologías del diseño de fármacos asistido por ordenador. Los resultados presentados en este trabajo incluyen:· El desarrollo de una estrategia original para la selección de una muestra que cubra adecuadamente la diversidad molecular existente en una base de datos de compuestos químicos· La construcción de un modelo de la región transmembrana del receptor A1 humano de adenosina, en el que se ha localizado y caracterizado un sitio de unión de agonistas compatible con los datos experimentales.· Predicciones teóricas de las energías de unión de ligandos, realizadas a partir de los complejos agonista-receptor predichos sobre el modelo mencionado, obteniendo un grado de acuerdo con los datos experimentales que resulta esperanzador / The goal of the present thesis is to gain knowledge about the biochemistry and pharmacology of adenosine receptors, as well as to understand structure-activity relationships for the existing ligands for this receptors. In order to achieve this goal, we have used several techniques and methodologies from the computer-aided drug design field. Results presented in this work include:· The development of an original strategy of selection of a maximum diversity sample that adequately covers the original molecular diversity contained in a compound database· The building of the transmembrane region of a human A1 adenosine receptor model. In such a model, an agonists binding site has been located and characterized, showing agreement with experimental data.· The resulting ligand-receptor complexes have been studied with computational approaches for the prediction of ligand-binding free energies. A nice correlation with experimental results was observed
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Development of a label-free biosensor method for the identification of sticky compounds which disturb GPCR-assaysMohammed Kader, Hamno January 2013 (has links)
It is widely known that early estimates about the binding properties of drug candidates are important in the drug discovery process. Surface plasmon resonance (SPR) biosensors have become a standard tool for characterizing interactions between a great variety of biomolecules and it offers a unique opportunity to study binding activity. The aim of this project was to develop a SPR based assay for pre-screening of low molecular weight (LMW) drug compounds, to enable filtering away disturbing compounds when interacting with drugs. The interaction between 47 LMW compounds and biological ligands were investigated using the instrument BiacoreTM, which is based on SPR-technology.
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Intracellular trafficking of protease : Activated Receptor 2 (PAR2) by members of sorting nexins familyKasakov, Velichko M. 06 1900 (has links)
Le dogme voulant que les récepteurs couplés aux protéines G (GPCRs) activent des voies de signalisation seulement lorsqu’ils sont localisés à la membrane plasmatique, a récemment été remis en question. Des données récentes indiquent que certains GPCRs peuvent également induire une réponse intracellulaire à partir des compartiments intracellulaires dont le noyau.
Les récepteurs activés par la protéase (PAR) sont des membres de la famille GPCR. Les PARs sont activés par le clivage de la partie N–terminale du récepteur ce qui permet au ligand attaché sur le récepteur de se lier à sa poche réceptrice. Quatre PARs ont été décrits : PAR1, PAR2, PAR3 et PAR4. PAR2 peut susciter des effets mitogéniques et participer aux processus comme l’angiogenèse et l'inflammation. Alors que beaucoup d'effets intracellulaires de PAR2 peuvent être expliqués lorsqu’il est localisé à la membrane plasmatique, une fonction intracrine de PAR2 a aussi été proposée. Pourtant les mécanismes par lesquels PAR2 peut provoquer l’expression de gènes ciblés sont toujours inconnus.
Le but de notre étude était de vérifier l’existence d’une population nucléaire de PAR2. Nous avons également émis l’hypothèse que les voies activées par l’activation de PAR2 dépendent de sa localization cellulaire. En utilisant des techniques de microscopie confocale et de "Western Blot" nous avons démontré la présence d’une population nucléaire de PAR2. À la suite de la stimulation de PAR2, nous avons observé une augmentation de la translocation du récepteur de la membrane plasmatique au noyau. En utilisant la technique de "RT – PCR", nous avons observé des rôles différents de PAR2 à la surface de la cellule et du noyau dans l’initiation de l’expression des gènes.
Afin d’identifier les mécanismes responsables de la translocation nucléaire de PAR2, nous avons évalué l’implication des membres de la famille de "Sorting Nexins (SNX)" dans la translocation nucléaire de PAR2.
"Sorting Nexins" est un groupe de protéines avec des fonctions de transport bien établies. SNX1 et SNX2 ont été identifiés comme responsables du transfert de PAR1 vers les lysosomes. SNX11 n'a pas encore été étudié et nous avons émis l’hypothèse qu'il pourrait être un autre membre de la famille des SNX impliqué dans la signalisation de PAR2.
Pour ce faire, nous avons développé des "knockdowns" stables pour SNX1, SNX2 et SNX11 dans les cellules HEK293. En utilisant les essais d’immunofluorescence, "Western Blot" et de cytométrie en flux, nous avons déterminé que tous les trois membres du groupe SNX sont des partenaires d'interaction de PAR2. Toutefois, seul SNX11 se co-localise avec son partenaire au noyau et est responsable de sa translocation nucléaire. Les expériences de "RT - PCR" sur les lignées de cellule de SNXs "knockdowns" ont démontré que la fonction de PAR2 nucléaire dépend surtout de SNX11; néanmoins SNX1 et SNX2 peuvent aussi l’influencer, suggérant qu'ils font aussi partie du réseau signalétique de PAR2.
En conclusion, PAR2 est déplacé de la membrane plasmatique à la membrane nucléaire après sa stimulation avec un agoniste. La translocation nucléaire de PAR2 par un mécanisme impliquant SNX11, initie des effets intracellulaires différents de sa signalisation membranaire.
Mots clés : récepteurs couplés à la protéine G, “Sorting Nexins”, récepteurs activés par la protéase, translocation nucléaire, membrane nucléaire, signal nucléaire. / During the recent years the existing statements that G – protein coupled receptors (GPCRs) are relaying signals only from the plasma membrane have been challenged. It has become clear that some GPCRs can also signal from intracellular compartments and the nucleus. The role and the function of these nuclear GPCRs are subject of intensive investigations.
Protease - activated receptors (PAR) are members of the GPCR family. PARs are activated by the cleavage of the N – terminus of the receptor followed by binding of the tethered ligand on to the receptor. Four PARs have been described: PAR1, PAR2, PAR3 and PAR4. PAR2 can induce mitogenic effects and participate in processes such as angiogenesis and inflammation. While many of the intracellular effects of PAR2 can be explained with its plasma membrane signalling pathway, intracrine effects of PAR2 have also been proposed. However the mechanisms by which PAR2 can induce its target gene expressions are still unknown.
The purpose of our study was to investigate whether a distinct nuclear population of PAR2 exists. We hypothesized that the roles of PAR2 at different cellular compartments are different since signalling pathways depend on subcellular context. Using confocal microscopy and Western blot techniques we were able to demonstrate the presence of a nuclear population of PAR2. Upon stimulation of the cell membrane PAR2, we observed significant translocation of the receptor from the plasma membrane to the nucleus. Using RT – PCR technique we detected diverse roles of cell surface and nuclear PAR2 on triggered gene expression.
In the current study we have attempted to reveal the mechanisms responsible for PAR2 nuclear translocation. We tested the hypothesis that members of the Sorting Nexin (SNX) family are involved in PAR2 nuclear translocation.
Sorting Nexins are a new, large group of proteins with well established cargo functions. SNX1 and SNX2 have been demonstrated to be responsible for lysosomal sorting of PAR1. SNX11 has not been studied yet, and we hypothesized that it may be another SNX involved in PAR2 signalling.
We developed stable knockdowns for SNX1, SNX2 and SNX11 in HEK293 cells. Using immunofluorescence, Western Blot analysis and FACS assays, we determined that all three members of SNX group are interaction partners of PAR2. However only SNX11 co-localized with its partner in the nucleus and is responsible for its nuclear translocation. RT – PCR experiments on SNXs knockdowns cell lines demonstrated that PAR2 nucleus function is mostly dependent on SNX11; nevertheless SNX1 and SNX2 knockdowns can also attenuate it, suggesting that they are part of PAR2 signalling network.
In conclusion, PAR2 is being translocated from the plasma membrane to the nuclear membrane after its stimulation with SLIGKV. PAR2 nucleus translocation triggers intracellular effects different from its cell membrane signalling. SNX11 is the major factor responsible for PAR2 nuclear sorting.
Keywords: G – protein coupled receptors, Sorting Nexins, Protease - activated receptors, nuclear translocation, nuclear membrane, nuclear signalling
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