グレリン受容体でのGタンパク質とβ-アレスチンシグナル伝達バイアス

Gタンパク質共役グレリン受容体GHSR1Aは、エネルギー恒常性とドーパミン依存性の報酬においてグレリンが重要な役割を果たしているため、肥満と中毒を治療するための潜在的な薬理学的標的です。GHSR1Aは、G（Q/11）、G（I/O）、およびG（12/13）、およびβ-アレスチンベースの足場を介した成長ホルモンの放出、食欲、およびドーパミンシグナル伝達を強化します。しかし、グレリンによって媒介される多様な生理学的反応に対する個々のGタンパク質とβ-アレスチン経路の寄与は不明のままです。GHSR1Aに対してシグナル伝達バイアスが発生するかどうかを特徴付けるために、Ca（2+）動員、血清応答因子応答要素、ストレス繊維形成、ERK1/2リン酸化、β-アレスチンなど、多くの細胞ベースのアッセイでグレリンシグナル伝達を調査しました。GHSR1aの細胞内2番目のループとC-Tail変異体を利用する転座。GHSR1Aとβ-アレスチンは、アゴニストへの曝露後にメタステュアルな血漿膜複合体を急速に形成するが、GHSR1A C-Tailをバソプレシン2受容体の尾によって大いに安定させ、血漿膜上で観察可能な複合体を生成し、また、それらを大幅に安定させることが観察されました。エンドサイトーシス小胞。GHSR1A細胞内2番目のループにおける連続保存アミノ酸Pro-148およびLeu-149の変異は、それぞれGタンパク質とβ-アレスチンに強いバイアスを伴う受容体を生成し、野生型における立体配座依存性シグナル伝達バイアスの役割を支持します受容体。我々の結果は、Gタンパク質とβ-アレスチンからのGHSR1Aを介したERKシグナル伝達のバランスを示していますが、RHOA活性化とストレス繊維形成におけるβ-アレスチンの重要な役割を明らかにしています。これらの発見は、GHSR1Aを介したシナプス可塑性の薬物乱用関連の変化を調節するための手段を示唆しており、下流のシグナル伝達イベントを選択的にターゲットにするための有望な戦略としてGHSR1Aバイアスリガンドの開発を示しています。

The G protein-coupled ghrelin receptor GHSR1a is a potential pharmacological target for treating obesity and addiction because of the critical role ghrelin plays in energy homeostasis and dopamine-dependent reward. GHSR1a enhances growth hormone release, appetite, and dopamine signaling through G(q/11), G(i/o), and G(12/13) as well as β-arrestin-based scaffolds. However, the contribution of individual G protein and β-arrestin pathways to the diverse physiological responses mediated by ghrelin remains unknown. To characterize whether a signaling bias occurs for GHSR1a, we investigated ghrelin signaling in a number of cell-based assays, including Ca(2+) mobilization, serum response factor response element, stress fiber formation, ERK1/2 phosphorylation, and β-arrestin translocation, utilizing intracellular second loop and C-tail mutants of GHSR1a. We observed that GHSR1a and β-arrestin rapidly form metastable plasma membrane complexes following exposure to an agonist, but replacement of the GHSR1a C-tail by the tail of the vasopressin 2 receptor greatly stabilizes them, producing complexes observable on the plasma membrane and also in endocytic vesicles. Mutations of the contiguous conserved amino acids Pro-148 and Leu-149 in the GHSR1a intracellular second loop generate receptors with a strong bias to G protein and β-arrestin, respectively, supporting a role for conformation-dependent signaling bias in the wild-type receptor. Our results demonstrate more balance in GHSR1a-mediated ERK signaling from G proteins and β-arrestin but uncover an important role for β-arrestin in RhoA activation and stress fiber formation. These findings suggest an avenue for modulating drug abuse-associated changes in synaptic plasticity via GHSR1a and indicate the development of GHSR1a-biased ligands as a promising strategy for selectively targeting downstream signaling events.