Role of β-arrestin in μ-opioid and TRPV1 receptor signalling

Abstract

β-Arrestin belongs to the protein family which has a huge impact not only on GPCR signaling, but its role exceeds the function of the membrane channel, its own signaling cascade, or as a scaffold protein, etc. Here we aimed to study β-arrestin roles on the MOR behaviour in the plasma membrane or -opioid receptor (MOR) signaling and effect on adenylyl cyclase (AC) function using the siRNA to decrease the expression of β-arrestin isoforms. Furthermore, we focused on investigating the role of β-arrestin on the crosstalk between MOR and TRPV1 channels, which are important parts of pain transduction. For this purpose, we used HEK293 cells that stably expressed MOR-YFP or transiently transfected with TRPV1-CFP. We observed that both β-arrestin isoforms have an effect on the lateral mobility of MOR in the plasma membrane and the silencing of one or another β-arrestin isoforms abolishes the effect of MOR agonists to affect its diffusion in the plasma membrane. Interestingly, silencing of β-arrestin1 diminish the internalization of MOR induced by the endogenous agonist endomorphin-2. On the other hand, silencing of β-arrestin2 did not abolish the endomorphin-2 induced MOR internalization. Moreover, both isoforms exhibit a distinct impact on the inhibition of AC induced by the agonists of MOR....

β-Arrestin se řadí do rodiny proteinů, které mají velký vliv nejen na signalizaci GPCR, ale jeho role je i u membránových kanálů, dále má své vlastní signální kaskády nebo jako tzv. "scaffold" protein atd. V této práci jsme si dali za cíl studovat roli β-arrestinu na chování MOR v plazmatické membráně, signalizaci MOR a vliv na funkci AC. Jeho roli jsme zkoumali za pomoci siRNA metody, díky které se sníží exprese obou izoforem β- arrestinu. Dále jsme se zaměřili na zkoumání role β-arrestinu2 v komunikaci mezi MOR a TRPV1 kanálem, kdy tyto dva receptory jsou důležitou součástí přenosu bolesti. K tomuto účelu jsme použili buňky HEK293 stabilně exprimující MOR-YFP nebo transientně transfektované TRPV1-CFP. Zjistili jsme, že obě izoformy β-arrestinu mají vliv na laterální mobilitu MOR v plazmatické membráně a umlčení jedné nebo druhé izoformy β-arrestinu zabrání změně difúze MOR v plasmaticke membráně vyvolané agonisty MOR. Zajímavé je, že umlčení β-arestinu1 snižuje internalizaci MOR vyvolanou endogenním agonistou endomorfinem-2. Na druhou stranu umlčení β-arrestinu2 nemělo téměř žádný efekt na internalizaci MOR vyvolanou endomorfinem-2. Obě izoformy navíc vykazují odlišný vliv na inhibici AC vyvolanou agonisty MOR. Aktivita AC indukovaná forskolinem byla zvýšena v buňkách s nedostatkem β-arestinu2 a...