Identifizierung der für die Agonisten-induzierte Phosphorylierung und Internalisierung relevanten Serine und Threonine in der C-terminalen Domäne des humanen Prostaglandin E2 Rezeptors, Subtyp EP4

Abstract

Die Prostanoidrezeptoren gehören zur Klasse der an heterotrimere G-Proteine gekoppelten Rezeptoren mit sieben Transmembrandomänen. Für Prostaglandin E2 (PGE2) wurden bisher vier verschiedene Rezeptorsubtypen (EP-R) identifiziert. Der EP1-R ist an ein Gq-Protein gekoppelt und seine Aktivierung führt zu einer Erhöhung des intrazellulären InsP3/Ca2+-Spiegels, während der EP3-R an Gi-Proteine koppelt und die hormonstimulierte cAMP-Bildung hemmt. Der EP2- und der EP4-R sind an Gs gekoppelt und die Bindung von PGE2 an die Rezeptoren führt zur Erhöhung des intrazellulären cAMP-Spiegels. Die Sequenzidentität der vier EP-R-Subtypen liegt unter 50%.Der EP4-R zeigt nach Agonisten-Exposition eine Rezeptordesensitisierung. Diese Desensitisierung wird möglicherweise durch eine G-Protein-gekoppelter Rezeptor-Kinasen (GRK) vermittelte Phosphorylierung des Rezeptors an Serinen und Threoninen in den intrazellulären Domänen initiiert. Nach der Phosphorylierung kommt es zur Bindung des phosphorylierten Rezeptors an beta-Arrestin, was zu einer sterischen Inhibition der Rezeptor/G-Protein-Interaktion führt und die an die Desensitisierung folgende Internalisierung des Rezeptors einleitet. Die Agonisten-induzierte Phosphorylierung des humanen EP4-R findet in der C-terminalen Domäne statt, in der 38 Serine und Threonine lokalisiert sind, die als potentielle Phosphorylierungsstellen dienen können. In der vorliegenden Arbeit sollten die Serine und Threonine identifiziert werden, die an der Agonisten-induzierten Phosphorylierung, Desensitisierung und Internalisierung des humanen EP4-Rezeptors (hEP4-R) beteiligt sind.Der hEP4 wt-R wurde Agonisten-abhängig, wahrscheinlich durch GRKs phosphoryliert. Nach Substitution aller in der C-terminalen Domäne lokalisierten Serine und Threonine wurde der Rezeptor nach Agonisten-Exposition nicht mehr phosphoryliert. Als potentielle Hauptphosphorylierungsstellen wurden Serine und Threonine zwischen Ser359 und Ser382 identifiziert, jedoch konnte eine residuale Phosphorylierung distal dieses Bereiches nicht ausgeschlossen werden. Die Desensitisierung des hEP4 wt-R konnte in stabil transfizierten HEK293-Zellen wahrscheinlich wegen der sehr hohen Rezeptorexpression nicht nachgewiesen werden, so daß die Relevanz der identifizierten Phosphorylierungsstellen für die Desensitisierung nicht überprüft werden konnte. Der hEP4 wt-R wurde Agonisten-abhängig internalisiert und war nach der Internalisierung mit beta-Arrestin colokalisiert. Die in dem identifizierten Hauptphosphorylierungsbereich lokalisierten Serine und Threonine (Ser359-Ser382) waren für die Internalisierung des hEP4 wt-R weder hinreichend noch notwendig. Die für die Internalisierung des hEP4-R notwendigen Serine und Threonine waren distal von Ser382 lokalisiert, wobei der internalisierte hEP4-R nach Substitution von Ser359-Ser382 nicht mehr mit beta-Arrestin colokalisiert war. Die Internalisierung des hEP4 wt-R konnte durch hyperosmolare Saccharose-Konzentrationen inhibiert werden, was auf eine Clathrin-vermittelte Internalisierung hindeutete.