НЕГОРМОНАЛЬНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ АДЕНИЛАТЦИКЛАЗНОЙ СИГНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ПЕПТИДОВ, ПРОИЗВОДНЫХ ТРЕТЬЕЙ ПЕТЛИ СЕРОТОНИНОВЫХ РЕЦЕПТОРОВ

Елена Александровна Шпакова; Ирина Ильинична Тарасенко; Кира Викторовна Дергач; Оксана Викторовна Чистякова; Геннадий Петрович Власов; Александр Олегович Шпаков

НЕГОРМОНАЛЬНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ АДЕНИЛАТЦИКЛАЗНОЙ СИГНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ПЕПТИДОВ, ПРОИЗВОДНЫХ ТРЕТЬЕЙ ПЕТЛИ СЕРОТОНИНОВЫХ РЕЦЕПТОРОВ

Елена Александровна Шпакова¹, Ирина Ильинична Тарасенко², Кира Викторовна Дергач³, Оксана Викторовна Чистякова⁴, Геннадий Петрович Власов⁵, Александр Олегович Шпаков⁶

научная статья Страницы: 29-37

¹ студентка 5-го курса, Учреждение Российской академии наук Институт высокомолекулярных соединений РАН (С.-Петербург)
² науч. сотрудник, Учреждение Российской академии наук Институт высокомолекулярных соединений РАН
³ к.б.н., науч. сотрудник, Учреждение Российской академии наук Институт эволюционной физиологии и биохимии (ИЭФБ) им. И.М. Сеченова (С.-Петербург)
⁴ к.б.н., ст. науч. сотрудник, ИЭФБ РАН
⁵ д.х.н., гл. науч. сотрудник, Учреждение Российской академии наук Институт высокомолекулярных соединений РАН
⁶ д.б.н., зав. лабораторией молекулярной эндокринологии, ИЭФБ РАН

Ключевые слова: аденилатциклаза гетеротримерный G-белок мозг пептид серотонин серотониновый рецептор третья цитоплазматическая петля

Аннотация

Впервые синтезированы пептиды, соответствующие С-концевым участкам третьих цитоплазматических петель серотониновых рецепторов (СР) 1B-го и 6-го типов. Эти пептиды селективно активировали G-белки и запускали цАМФ-зависимые сигнальные каскады, а также препятствовали передаче серотонинового сигнала через гомологичный им рецептор. Полученные данные свидетельствуют о том, что пептиды, производные СР, представляют собой новое поколение высокоселективных и высокоэффективных негормональных регуляторов, чувствительных к серотонину сигнальных систем.

Для цитирования

Шпакова Е.А., Тарасенко И.И., Дергач К.В., Чистякова О.В., Власов Г.П., Шпаков А.О. НЕГОРМОНАЛЬНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ АДЕНИЛАТЦИКЛАЗНОЙ СИГНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ПЕПТИДОВ, ПРОИЗВОДНЫХ ТРЕТЬЕЙ ПЕТЛИ СЕРОТОНИНОВЫХ РЕЦЕПТОРОВ // Технологии живых систем. 2011. № 2. С. 29–37.

Список источников

Gudermann T., Kalkbrenner F., Schultz G. Diversity and selectivity of receptor-G protein interaction // Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 1996.V. 36.P. 429-460.
Wess J. G-protein-coupled receptors: molecular mechanisms involved in receptor activation and selectivity of G-protein recognition // FASEB J. 1997. V. 11.P. 346-354.
Шпаков А.О. Молекулярные детерминанты в рецепторах серпантинного типа, ответственные за их функциональное сопряжение с гетеротримерными G-белками // Цитология. 2002. Т. 44. С. 242-258.
Shpakov A.O., Pertseva M.N. The peptide strategy as a novel approach to the study of G protein-coupled signaling systems.Signal Transduction Research Trends / Ed. N.O. Grachevsky. Nova Science Publishers, Inc. 2007.P. 45-93.
Шпаков А.О. Участие заряженных аминокислотных остатков цитоплазматических петель рецепторов серпантинного типа в процессе передачи гормонального сигнала // Журн. эвол. биохим. физиол. 2003. Т. 39. С. 205-217.
George S.R., Ng G.Y., Lee S.P. et al. Blockade of G protein-coupled receptors and the dopamine transporter by a transmembrane domain peptide: novel strategy for functional inhibition of membrane proteins in vivo // J. Pharmacol. Exp. Ther. 2003.V. 307.P. 481-489.
Light T., Tsirulnikov L., Reuveni H. et al. Induction of pro-angiogenic signaling by a synthetic peptide derived from the second intracellular loop of S1P3 (EDG3) // Blood. 2003.V. 102.P. 2099-2107.
Odagaki Y, Nishi N, Koyama T. Effects of the wasp venom peptide, mastoparan, on GTP hydrolysis in rat brain membranes // Br. J. Pharmacol. 1997.V. 121.P. 1406-1412.
Shpakov A.O., Kuznetsova L.A., Plesneva S.A. et al. Functional defects in adenylyl cyclase signaling mechanisms of insulin and relaxin action in skeletal muscles of rat with streptozotocin type 1 diabetes // Cent. Eur. J. Biol. 2006. V. 1.P. 530-544.
Шпаков А.О., Перцева М.Н., Гурьянов И.А., Власов Г.П. Влияние пептидов, производных третьей цитоплазматической петли релаксинового рецептора 1 типа, на стимуляцию релаксином ГТФ-связывающей активности G-белков // Биологические мембраны. 2005. Т. 22. С. 435-442.
ShpakovA.O., Gur?yanovI.A., KuznetsovaL.A. etal.Studies of the molecular mechanisms of action of relaxin on the adenylyl cyclase signaling system using synthetic peptides derived from the LGR7 relaxin receptor //Neurosci. Behav. Physiol. 2007. V. 37. P. 705-714.
Konig B., Gratzel M. Site of dopamine D₁ receptor binding to G_s protein mapping with synthetic peptides //Biochim. Biophys. Acta. 1994. V. 1223. P. 261-266.
Munch G., Dees C., Heckman M., Palm D. Multisite contacts involved in coupling of the b-adrenergic receptor with the stimulatory guanine-nucleotide-binding regulatory protein: structural and functional studies by b-receptor-site-specific synthetic peptides //Eur. J. Biochem. 1991. V. 198. P. 357-364.
Granier S., Terrillon S., Pascal R. et al. A cyclic peptide mimicking the third intracellular loop of the V₂vasopressin receptor inhibits signaling through its interaction with receptor dimer and G protein // J. Biol. Chem. 2004.V. 279.P. 50904-50914.
Bavec A., Hallbrink M., Langel U., Zorko M. Different role of intracellular loops of glucagon-like peptide-1 receptor in G-protein coupling // Regul. Pept. 2003.V. 111.P. 137-144.
Zhang L., Bastepe M., Juppner H., Ruan K.H. Characterization of the molecular mechanisms of the coupling between intracellular loops of prostacyclin receptor with the C-terminal domain of the G_a_s protein in human coronary artery smooth muscle cells // Arch. Biochem. Biophys. 2006 V. 454. P. 80-88.
Shirai H., Takahashi K., Katada T., Inagami T. Mapping of G protein coupling sites of the angiotensin II type 1 receptor // Hypertension. 1995. V. 25. P. 726-730.
Megaritis G., Merkouris M., Georgoussi Z. Functional domains of d- and m-opioid receptors responsible for adenylyl cyclase inhibition // Receptors Channels. 2000. V. 7. P. 199-212.
Mukhopadhyay S., Howlett A.C. CB₁receptor-G protein association: subtype selectivity is determined by distinct intracellular domains // Eur. J. Biochem. 2001.V. 268.P. 499-505.
Covic L., Misra M., Badar J. et al. Pepducin-based intervention of thrombin-receptor signaling and systemic platelet activation // Nat. Med. 2002. V. 8.P. 1161-1165.
Шпаков А.О., Гурьянов И.А., Воробьёв В.И. и др. Разобщающее действие катионных пептидов, содержащих гидрофобные радикалы, на функциональное сопряжение рецепторов серпантинного типа с ГТФ-связывающими белками // Цитология. 2004. Т. 46. С. 268-276.
Шпаков А.О., Гурьянов И.А., Кузнецова Л.А. и др. Сравнительное исследование молекулярных механизмов действия природных и синтетических поликатионных пептидов на активность аденилатциклазной сигнальной системы // Цитология. 2006. Т. 48. С. 450-459.
Covic L., Gresser A.L., Talavera J. et al. Activation and inhibition of G protein-coupled receptors by cell-penetrating membrane-tethered peptides // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V. 99. P. 643-648.
Kubo S., Ishiki T., Doe I. et al. Distinct activity of peptide mimetic intracellular ligands (pepducins) for proteinase-activated receptor-1 in multiple cells/tissues // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2006.
V. 1091. P. 445-459.
Breitweg-Lehmann E., Czupalla C., Storm R. et al. Activation and inhibition of G protein by lipoamines // Mol. Pharmacol. 2002.V. 61.P. 628-636.
Hayataka K., O-Connor M.F., Kinzler N. et al. A bioactive peptide from the transmembrane 5-intracellular loop 3 region of the human 5HT1a receptor // Biochem. Cell. Biol. 1998. V. 76. P. 657-660.
Pauwels P.J., Gouble A., Wurch T. Activation of constitutive 5-hydroxytryptamine_1B receptor by a series of mutations in the BBXXB motif: positioning of the third intracellular loop distal junction and its G_oa protein interactions // Biochem. J. 1999. V. 343. P. 435-442.
Malmberg A., Strange P.G. Site-directed mutations in the third intracellular loop of the serotonin 5-HT_1A receptor alter G-protein coupling from G_i to G_s in a ligand-dependent manner // J. Neurochem. 2000. V. 75. P. 1283-1293.
Kang H., Lee W.K., Choi Y.H. et al. Molecular analysis of the interaction between the intracellular loops of the human serotonin receptor type 6 (5-HT₆) and the a subunit of G_sprotein // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2005. V. 329. P. 684-692.
Choi Y.H., Kang H., Lee W.K. et al. An inhibitory compound against the interaction between Ga_s and the third intracellular loop region of serotonin receptor subtype 6 (5-HT₆) disrupts the signaling pathway of 5-HT₆ // Exp. Mol. Med. 2007. V. 39. P. 335-342.
Thiagaraj H.V., Ortiz T.C., Devereaux M.C. et al. Regulation of G proteons by human 5-HT_1A receptor TM3/i2 and TM5/i3 loop peptides // Neurochem. Int. 2007.V. 50.P. 109-118.

[1] Gudermann T., Kalkbrenner F., Schultz G. Diversity and selectivity of receptor-G protein interaction // Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 1996.V. 36.P. 429-460.

[2] Wess J. G-protein-coupled receptors: molecular mechanisms involved in receptor activation and selectivity of G-protein recognition // FASEB J. 1997. V. 11.P. 346-354.

[3] Шпаков А.О. Молекулярные детерминанты в рецепторах серпантинного типа, ответственные за их функциональное сопряжение с гетеротримерными G-белками // Цитология. 2002. Т. 44. С. 242-258.

[4] Shpakov A.O., Pertseva M.N. The peptide strategy as a novel approach to the study of G protein-coupled signaling systems.Signal Transduction Research Trends / Ed. N.O. Grachevsky. Nova Science Publishers, Inc. 2007.P. 45-93.

[5] Шпаков А.О. Участие заряженных аминокислотных остатков цитоплазматических петель рецепторов серпантинного типа в процессе передачи гормонального сигнала // Журн. эвол. биохим. физиол. 2003. Т. 39. С. 205-217.

[6] George S.R., Ng G.Y., Lee S.P. et al. Blockade of G protein-coupled receptors and the dopamine transporter by a transmembrane domain peptide: novel strategy for functional inhibition of membrane proteins in vivo // J. Pharmacol. Exp. Ther. 2003.V. 307.P. 481-489.

[7] Light T., Tsirulnikov L., Reuveni H. et al. Induction of pro-angiogenic signaling by a synthetic peptide derived from the second intracellular loop of S1P3 (EDG3) // Blood. 2003.V. 102.P. 2099-2107.

[8] Odagaki Y, Nishi N, Koyama T. Effects of the wasp venom peptide, mastoparan, on GTP hydrolysis in rat brain membranes // Br. J. Pharmacol. 1997.V. 121.P. 1406-1412.

[9] Shpakov A.O., Kuznetsova L.A., Plesneva S.A. et al. Functional defects in adenylyl cyclase signaling mechanisms of insulin and relaxin action in skeletal muscles of rat with streptozotocin type 1 diabetes // Cent. Eur. J. Biol. 2006. V. 1.P. 530-544.

[10] Шпаков А.О., Перцева М.Н., Гурьянов И.А., Власов Г.П. Влияние пептидов, производных третьей цитоплазматической петли релаксинового рецептора 1 типа, на стимуляцию релаксином ГТФ-связывающей активности G-белков // Биологические мембраны. 2005. Т. 22. С. 435-442.

[11] ShpakovA.O., Gur?yanovI.A., KuznetsovaL.A. etal.Studies of the molecular mechanisms of action of relaxin on the adenylyl cyclase signaling system using synthetic peptides derived from the LGR7 relaxin receptor //Neurosci. Behav. Physiol. 2007. V. 37. P. 705-714.

[12] Konig B., Gratzel M. Site of dopamine D₁ receptor binding to G_s protein mapping with synthetic peptides //Biochim. Biophys. Acta. 1994. V. 1223. P. 261-266.

[13] Munch G., Dees C., Heckman M., Palm D. Multisite contacts involved in coupling of the b-adrenergic receptor with the stimulatory guanine-nucleotide-binding regulatory protein: structural and functional studies by b-receptor-site-specific synthetic peptides //Eur. J. Biochem. 1991. V. 198. P. 357-364.

[14] Granier S., Terrillon S., Pascal R. et al. A cyclic peptide mimicking the third intracellular loop of the V₂vasopressin receptor inhibits signaling through its interaction with receptor dimer and G protein // J. Biol. Chem. 2004.V. 279.P. 50904-50914.

[15] Bavec A., Hallbrink M., Langel U., Zorko M. Different role of intracellular loops of glucagon-like peptide-1 receptor in G-protein coupling // Regul. Pept. 2003.V. 111.P. 137-144.

[16] Zhang L., Bastepe M., Juppner H., Ruan K.H. Characterization of the molecular mechanisms of the coupling between intracellular loops of prostacyclin receptor with the C-terminal domain of the G_a_s protein in human coronary artery smooth muscle cells // Arch. Biochem. Biophys. 2006 V. 454. P. 80-88.

[17] Shirai H., Takahashi K., Katada T., Inagami T. Mapping of G protein coupling sites of the angiotensin II type 1 receptor // Hypertension. 1995. V. 25. P. 726-730.

[18] Megaritis G., Merkouris M., Georgoussi Z. Functional domains of d- and m-opioid receptors responsible for adenylyl cyclase inhibition // Receptors Channels. 2000. V. 7. P. 199-212.

[19] Mukhopadhyay S., Howlett A.C. CB₁receptor-G protein association: subtype selectivity is determined by distinct intracellular domains // Eur. J. Biochem. 2001.V. 268.P. 499-505.

[20] Covic L., Misra M., Badar J. et al. Pepducin-based intervention of thrombin-receptor signaling and systemic platelet activation // Nat. Med. 2002. V. 8.P. 1161-1165.

[21] Шпаков А.О., Гурьянов И.А., Воробьёв В.И. и др. Разобщающее действие катионных пептидов, содержащих гидрофобные радикалы, на функциональное сопряжение рецепторов серпантинного типа с ГТФ-связывающими белками // Цитология. 2004. Т. 46. С. 268-276.

[22] Шпаков А.О., Гурьянов И.А., Кузнецова Л.А. и др. Сравнительное исследование молекулярных механизмов действия природных и синтетических поликатионных пептидов на активность аденилатциклазной сигнальной системы // Цитология. 2006. Т. 48. С. 450-459.

[23] Covic L., Gresser A.L., Talavera J. et al. Activation and inhibition of G protein-coupled receptors by cell-penetrating membrane-tethered peptides // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V. 99. P. 643-648.

[24] Kubo S., Ishiki T., Doe I. et al. Distinct activity of peptide mimetic intracellular ligands (pepducins) for proteinase-activated receptor-1 in multiple cells/tissues // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2006.
V. 1091. P. 445-459.

[25] Breitweg-Lehmann E., Czupalla C., Storm R. et al. Activation and inhibition of G protein by lipoamines // Mol. Pharmacol. 2002.V. 61.P. 628-636.

[26] Hayataka K., O-Connor M.F., Kinzler N. et al. A bioactive peptide from the transmembrane 5-intracellular loop 3 region of the human 5HT1a receptor // Biochem. Cell. Biol. 1998. V. 76. P. 657-660.

[27] Pauwels P.J., Gouble A., Wurch T. Activation of constitutive 5-hydroxytryptamine_1B receptor by a series of mutations in the BBXXB motif: positioning of the third intracellular loop distal junction and its G_oa protein interactions // Biochem. J. 1999. V. 343. P. 435-442.

[28] Malmberg A., Strange P.G. Site-directed mutations in the third intracellular loop of the serotonin 5-HT_1A receptor alter G-protein coupling from G_i to G_s in a ligand-dependent manner // J. Neurochem. 2000. V. 75. P. 1283-1293.

[29] Kang H., Lee W.K., Choi Y.H. et al. Molecular analysis of the interaction between the intracellular loops of the human serotonin receptor type 6 (5-HT₆) and the a subunit of G_sprotein // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2005. V. 329. P. 684-692.

[30] Choi Y.H., Kang H., Lee W.K. et al. An inhibitory compound against the interaction between Ga_s and the third intracellular loop region of serotonin receptor subtype 6 (5-HT₆) disrupts the signaling pathway of 5-HT₆ // Exp. Mol. Med. 2007. V. 39. P. 335-342.

[31] Thiagaraj H.V., Ortiz T.C., Devereaux M.C. et al. Regulation of G proteons by human 5-HT_1A receptor TM3/i2 and TM5/i3 loop peptides // Neurochem. Int. 2007.V. 50.P. 109-118.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи