Adenylyl Cyclase 5および6の根底PIP3依存規制

多くの異なる神経伝達物質とホルモンは、セカンドメッセンジャーキャンプの生産を調節することにより、細胞内シグナル伝達を制御します。広く発現されたアデニリルシクラーゼ（ACS）5および6の機能は、刺激性Gタンパク質または阻害性Gタンパク質によって調節されます。心房筋細胞におけるGIタンパク質の離脱後、よく知られているリバウンド刺激現象を分析することにより、AC5と-6がセカンドメッセンジャーPIP3によって厳しく調節されていることがわかりました。Förster共鳴エネルギー伝達（FRET）ベースのバイオセンサーによってキャンプレベルをリアルタイムで監視することにより、AC5または-6専用の異種発現システムでリバウンド刺激を再現しました。驚くべきことに、このcAMPリバウンド刺激は、心房筋細胞とトランスフェクトされたヒト胚腎細胞の両方で、PI3K阻害剤ワートマニンによって完全にブロックされました。同様の効果は、PIP3ホスファターゼとテンシンホモログ（PTEN）の異種発現によって観察されました。しかし、AKTの一般的なキナーゼ阻害剤または阻害剤は効果がなく、PIP3依存性メカニズムを示唆しています。これらの発見は、サイトゾルcAMPレベルの顕著な変化につながるPIP3を介したAC5および-6活性の調節のための新しい一般的な経路の存在を示しています。

Many different neurotransmitters and hormones control intracellular signaling by regulating the production of the second messenger cAMP. The function of the broadly expressed adenylyl cyclases (ACs) 5 and 6 is regulated by either stimulatory or inhibitory G proteins. By analyzing a well-known rebound stimulation phenomenon after withdrawal of Gi protein in atrial myocytes, we discovered that AC5 and -6 are tightly regulated by the second messenger PIP3. By monitoring cAMP levels in real time by means of Förster resonance energy transfer (FRET)-based biosensors, we reproduced the rebound stimulation in a heterologous expression system specifically for AC5 or -6. Strikingly, this cAMP rebound stimulation was completely blocked by the PI3K inhibitor wortmannin, both in atrial myocytes and in transfected human embryonic kidney cells. Similar effects were observed by heterologous expression of the PIP3 phosphatase and tensin homolog (PTEN). However, general kinase inhibitors or inhibitors of Akt had no effect, suggesting a PIP3-dependent mechanism. These findings demonstrate the existence of a novel general pathway for regulation of AC5 and -6 activity via PIP3 that leads to pronounced alterations of cytosolic cAMP levels.