The impact of post-translational modifications on TRPC5 ion channel activation and modulation

Abstract

Transient Receptor Potential Canonical 5 (TRPC5), a calcium-permeable ion channel, acts as a versatile receptor in sensory neurons, kidneys, and the brain, impacting inflammatory responses and various types of pain. While post-translational modifications influence TRPC5 gating and membrane trafficking, only a few have been described so far. The identification of phosphorylation sites was based on available high-throughput bioinformatics and mass spectrometry data. Subsequently, functional characterization of these sites was conducted by introducing phospho-mimicking aspartate or phospho-null alanine mutations using site-directed mutagenesis. Utilizing patch-clamp in whole-cell configuration, membrane currents evoked by voltage or agonist stimuli were examined. The results revealed that individual substitutions at the N-terminal S193 and S195 with aspartates significantly slowed the gating kinetics. Additionally, a gain-of-function phenotype was observed with S193A. Molecular dynamics simulations provided insight into how phosphorylation at S193 induces changes in interactions among neighboring subunits. Moreover, biotinylation experiments indicated that the alterations in the activity of the S193 mutations are not due to increased targeting of the channels to the plasma membrane. Taken together,...

Transientní receptorový potenciálový kanonický kanál 5 (TRPC5), propustný pro vápenaté ionty, se uplatňuje jako receptor v senzorických neuronech, ledvinách a mozku, kde ovlivňuje zánětlivé procesy a různé typy bolesti. Přestože se předpokládá, že posttranslační modifikace významně ovlivňují vrátkování TRPC5 a jeho transport na membránu, bylo těchto procesů dosud popsáno poměrně málo. Za využití dostupných bioinformatických databází a dat z hmotnostní spektrometrie byla identifikována v rámci předložené práce fosforylační místa. Následně byla provedena funkční charakterizace těchto míst zavedením aspartátových (napodobujících fosfát) nebo alaninových (neumožňujících vazbu fosfátu) mutací pomocí cílené mutageneze. Technikou terčíkového zámku v uspořádání snímání aktivity z celé buňky byly zkoumány membránové proudy vyvolané napětím nebo působením agonisty. Výsledky ukázaly, že individuální záměny S193 a S195 z N-koncové domény za aspartáty významně zpomalují kinetiku vrátkování. Kromě toho byl u S193A pozorován fenotyp zesílení funkce kanálu. Molekulárně dynamické simulace naznačily, že fosforylace S193 způsobuje změny v interakcích mezi sousedními podjednotkami. Biotinylace navíc potvrdila, že změny aktivity mutací S193 nejsou způsobeny zvýšeným transportem proteinu na plazmatickou membránu....