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1.
Mol Cell ; 80(6): 940-954.e6, 2020 12 17.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-33202251

RESUMO

Mechanisms that control mobilization of cytosolic calcium [Ca2+]i are key for regulation of numerous eukaryotic cell functions. One such paradigmatic mechanism involves activation of phospholipase Cß (PLCß) enzymes by G protein ßγ subunits from activated Gαi-Gßγ heterotrimers. Here, we report identification of a master switch to enable this control for PLCß enzymes in living cells. We find that the Gαi-Gßγ-PLCß-Ca2+ signaling module is entirely dependent on the presence of active Gαq. If Gαq is pharmacologically inhibited or genetically ablated, Gßγ can bind to PLCß but does not elicit Ca2+ signals. Removal of an auto-inhibitory linker that occludes the active site of the enzyme is required and sufficient to empower "stand-alone control" of PLCß by Gßγ. This dependence of Gi-Gßγ-Ca2+ on Gαq places an entire signaling branch of G-protein-coupled receptors (GPCRs) under hierarchical control of Gq and changes our understanding of how Gi-GPCRs trigger [Ca2+]i via PLCß enzymes.


Assuntos
Subunidades alfa de Proteínas de Ligação ao GTP/genética , Subunidades beta da Proteína de Ligação ao GTP/genética , Subunidades gama da Proteína de Ligação ao GTP/genética , Proteínas Heterotriméricas de Ligação ao GTP/genética , Fosfolipase C beta/genética , Cálcio/metabolismo , Sinalização do Cálcio/genética , Citosol/metabolismo , Células HEK293 , Humanos , Ligação Proteica/genética , Receptores Acoplados a Proteínas G/genética , Transdução de Sinais/genética
2.
Sci Signal ; 12(573)2019 03 19.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-30890659

RESUMO

Somatic gain-of-function mutations of GNAQ and GNA11, which encode α subunits of heterotrimeric Gαq/11 proteins, occur in about 85% of cases of uveal melanoma (UM), the most common cancer of the adult eye. Molecular therapies to directly target these oncoproteins are lacking, and current treatment options rely on radiation, surgery, or inhibition of effector molecules downstream of these G proteins. A hallmark feature of oncogenic Gαq/11 proteins is their reduced intrinsic rate of hydrolysis of guanosine triphosphate (GTP), which results in their accumulation in the GTP-bound, active state. Here, we report that the cyclic depsipeptide FR900359 (FR) directly interacted with GTPase-deficient Gαq/11 proteins and preferentially inhibited mitogenic ERK signaling rather than canonical phospholipase Cß (PLCß) signaling driven by these oncogenes. Thereby, FR suppressed the proliferation of melanoma cells in culture and inhibited the growth of Gαq-driven UM mouse xenografts in vivo. In contrast, FR did not affect tumor growth when xenografts carried mutated B-RafV600E as the oncogenic driver. Because FR enabled suppression of malignant traits in cancer cells that are driven by activating mutations at codon 209 in Gαq/11 proteins, we envision that similar approaches could be taken to blunt the signaling of non-Gαq/11 G proteins.


Assuntos
Depsipeptídeos/farmacologia , Sistemas de Liberação de Medicamentos , Subunidades alfa Gq-G11 de Proteínas de Ligação ao GTP , Subunidades alfa de Proteínas de Ligação ao GTP , Mutação com Ganho de Função , Melanoma , Proteínas de Neoplasias , Neoplasias Uveais , Animais , Linhagem Celular Tumoral , Depsipeptídeos/química , Subunidades alfa de Proteínas de Ligação ao GTP/antagonistas & inibidores , Subunidades alfa de Proteínas de Ligação ao GTP/genética , Subunidades alfa de Proteínas de Ligação ao GTP/metabolismo , Subunidades alfa Gq-G11 de Proteínas de Ligação ao GTP/antagonistas & inibidores , Subunidades alfa Gq-G11 de Proteínas de Ligação ao GTP/genética , Subunidades alfa Gq-G11 de Proteínas de Ligação ao GTP/metabolismo , Células HEK293 , Humanos , Melanoma/tratamento farmacológico , Melanoma/enzimologia , Melanoma/genética , Melanoma/patologia , Camundongos , Camundongos Endogâmicos NOD , Camundongos SCID , Proteínas de Neoplasias/antagonistas & inibidores , Proteínas de Neoplasias/genética , Proteínas de Neoplasias/metabolismo , Neoplasias Uveais/tratamento farmacológico , Neoplasias Uveais/enzimologia , Neoplasias Uveais/genética , Neoplasias Uveais/patologia , Ensaios Antitumorais Modelo de Xenoenxerto
3.
Nat Commun ; 9(1): 341, 2018 01 23.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-29362459

RESUMO

G protein-independent, arrestin-dependent signaling is a paradigm that broadens the signaling scope of G protein-coupled receptors (GPCRs) beyond G proteins for numerous biological processes. However, arrestin signaling in the collective absence of functional G proteins has never been demonstrated. Here we achieve a state of "zero functional G" at the cellular level using HEK293 cells depleted by CRISPR/Cas9 technology of the Gs/q/12 families of Gα proteins, along with pertussis toxin-mediated inactivation of Gi/o. Together with HEK293 cells lacking ß-arrestins ("zero arrestin"), we systematically dissect G protein- from arrestin-driven signaling outcomes for a broad set of GPCRs. We use biochemical, biophysical, label-free whole-cell biosensing and ERK phosphorylation to identify four salient features for all receptors at "zero functional G": arrestin recruitment and internalization, but-unexpectedly-complete failure to activate ERK and whole-cell responses. These findings change our understanding of how GPCRs function and in particular of how they activate ERK1/2.


Assuntos
Proteínas de Ligação ao GTP/genética , Sistema de Sinalização das MAP Quinases , Receptores Acoplados a Proteínas G/metabolismo , beta-Arrestina 1/metabolismo , beta-Arrestina 2/metabolismo , Sistemas CRISPR-Cas , Subunidades alfa de Proteínas de Ligação ao GTP/genética , Subunidades alfa G12-G13 de Proteínas de Ligação ao GTP/genética , Subunidades alfa Gs de Proteínas de Ligação ao GTP/genética , Proteínas de Ligação ao GTP/metabolismo , Técnicas de Inativação de Genes , Células HEK293 , Humanos , Fosforilação , Transdução de Sinais , beta-Arrestinas/metabolismo
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