G-protein-coupled transmitter receptors (GPCRs)
G-ПРОТЕИН-КУПИРОВАННЫЕ РЕЦЕПТОРЫ (GPCRs)

OLIGOMERIZATION OF G-PROTEIN-COUPLED TRANSMITTER RECEPTORS

Michel Bouvier
Nature Reviews Neuroscience 2, 274-286 (2001)

Существует несколько комплексов G-protein-coupled receptors в живых клетках, их димеризация является важной для различных аспектов биогенеза и функции рецепторов. Т.к. G-protein-coupled рецепторы являются основными фармакологическими мишенями, то существование димеров имеет важное значение для скринирования новых лекарств.

кликни
(Рис.1.)
 |  Role of homo- and heterodimerization in the transport of G-protein-coupled receptors.

кликни
(Рис.2.)
 |  Molecular determinants of G-protein-coupled-receptor dimerization.

кликни
(Рис.3.)
 |  Alternative three-dimensional models showing dimers of G-protein-coupled receptors.

(Box.1) Light resonance energy transfer approaches

(Box.2) Heterodimerization of CRLR and RAMP

Подробная статья о GPCR на англ. находится ЗДЕСЬ
G-protein-coupled receptors (GPCRs) были выявлены как мономерные мембраные белки, которые аллестерически взаимодействуют с гетеротримерными G белками после связывания лиганда. Однако, вскоре были получены доказательства, что GPCRs существуют как олигомерные комплексы.
Наблюдание, что мутантные рецепторы м. оказывать доминантно-негативные эффекты на рецепторы дикого типа и что функция рецепторов м.б. восстановлена с помощью ко-экспрессирующихся рецепторов, мутантных по др. доменам, указывает на то, что GPCRs м. функционировать как димер. Ко-иммунопреципитация по-разному меченных рецепторов предоставила первые прямые доказательства этого; однако, GPCRs очень гидрофобны и м. давать артефактные агрегаты, напоминающие димеры. Биофизические подходы, такие как bioluminescence или fluorescence energy transfer (BRET или FRET) подтверждают, что GPCRs существуют в качестве димеров в живых клетках.
Metabotropic GABAB рецептор иллюстрирует важную роль GPCR димеризации. Экспрессия функционального GABAB рецептора на поверхности клетки целиком зависит от гетеродимеризации между GABABR1 и GABABR2 изоформой. Если они ко-экспрессируются, то сформированный гетеродимер переносится на клеточную поверхность как функциональный рецептор, указывая, что димеризация м. играть роль как в chaperoning, так и signalling. Дополнительные доказательства роли димеризации в передаче сигналов следуют из наблюдения, что предупреждение образования димера устраняет передачу 2-βadrenergic рецепторного сигнала.
Гетеродимеры м. формироваться и между другими субтипами рецепторов; напр., between - и/или &;-opioid рецепторами, или между рецепторами для разных трансмиттеров; напр., между dopamine и somatostatin, angiotensin и bradykinin, и opioid и adrenergic рецепторами. Гетеродимеризация часто придает разные фармакологические и/или функциональные свойства индивидуальным рецепторам, внося разнообразие, которое не anticipated. Гетеродимеризация м. также быть одним из механизмов, лежащих в основе передачи cross-talk сигналов между рецепторными системами.
Гетеродимеризация между GPCRs и не-GPCR белками также важна. Для calcitonin-receptor-like-receptor, стабильная ассоциация с receptor-activity-modifying-proteins (RAMPs) необходима для попадания на клеточную поверхность и детерминирует их фармакологические свойства. Прямое взаимодействие между dopamine рецептором и ionotropic GABAA рецептором ведет к реципрокной регуляции обоих рецепторов. Гетеротипические олигомерные ансамбли м.б. правилом скорее, чем исключением GPCR-обусловленно передаче сигналов.
Довольно мало известно о динамике и регуляции формирования димеров GPCR. Неясно пока, способствуют ли лиганды сборке и разборке димеров и м. ли они связываться с уже сформированными димерами и менять их конформацию.
GPCRs м. использовать для димеризации разные стороны. Напр., гидрофобная упаковка трансмембрнных доменов monoamine рецепторов, таких как 2-adrenergic и dopamine рецепторы. Сoiled-coil взаимодействие между С-терминальными доменами вызывает гетеродимеризацию GABABR1 и R2, тогда как димеры между calcium-sensing и metabotropic glutamate рецепторами стабилизируются с помощью дисульфидных мостиков внутри их N-терминальной части. Остается определить, отражают ли эти различия существование множественных сайтов взаимодействия для всех GPCR димеров, или существуют разные стратегии при использовании разных классов рецепторов.



ORIGINAL RESEARCH PAPER Davare, M. A. et al. A 2 adrenergic receptor signaling complex assembled with the Ca2+ channel Cav1.2. Science 293, 98-101 (2001) | Article | PubMed |


Очень важно положение рецепторов. Напр., соответствующее расположение аденорецепторов на клетках сердца и гиппокампа обеспечивает увеличение скорости сердцебиений и нарушение способности к обучению, наблюдаемые после всплеска адреналина. G-protein-coupled receptors (GPCRs) активируют нижестоящие эффекторы, такие как ионные канальцы, посредством каскадов вторичных мессенджеров, которые наиболее многочисленны среди 1,000 или около этого различных GPCRs, которые распределены на поверхности клеток. Hell и др. показали, что для некоторых 2-adrenoceptors, этот процесс зависит от относительнгом расположения рецепторов и их мишеней.
Используя иммунопреципитацию из экстрактов нейронов гиппокампа крыс, авт. нашли, что 2-adrenoceptors co-purification с поры формирюущим доменом L-типа кальциевого канала (Cav1.2). Cav1.2 является специфической мишенью для активации 2-adrenoceptor. Hell et al. показали, что две молекулы тесно связаны вместе в макромеолекулярный комплекс. Более того, очищенный комплекс содержит не только рецептор и эффектор receptor and effector, но и многие элементы промежуточного сигнального каскада: G-белковые субъединицы, adenylyl cyclase, которая катализирует фыормирование цАМФ, cAMP-зависимую протеин киназу, которая повышает активность Cav1.2 за счет фосфорилирования, и фосфатазу, которая удаляет эту активирующую группу. 2-adrenoceptor signalling complex, следовательно, предварительно собирается в этих нейронах уже готовый к действию.
Определяли активность Cav1.2 channels в небольших сегментах культивируемых нейронов гиппокампа во время действия агониста 2-adrenoceptor, albuterol. Albuterol способен активировать наблюдаемые Cav1.2 каналы, только когда высвобождаются в клнетке благодаря регистрирующему электроду, но не когда применяется вне покоящейся клетки. По-видимому, albuterol-обусловленная активация cAMP-зависимого сигнального пути достаточна только, чтобы открыть Cav1.2 каналы, которые непосредственно ассоциированы с 2-adrenoceptors, как частью предварительно собранных комплексов.
Не все лекарства, которые специфичны для одного и того же типа GPCR, продуцируют один и тот же уровень клеточной активации и это. м. помочь понять, как определенные агонисты м. продуцировать меньшие реакции, чем др., даже если они действуют через те же самые рецепторы. В отличие от 'full agonists', которые дают максимальную реакцию, 'partial agonists', такие как albuterol, м. активировать субнабор эффекторов, которые тесно ассоциированы со своими мишенями-рецепторами, но не способны управлять активацией более удаленных, неассоциированных мишеней. Что управляет сборкой этих тесно связанных комплексов и как разные типы агонистов м. продуцировать разные уровни активации GPCR сигнальных каскадов, дело будущего.
Сайт создан в системе uCoz