Investigação do interactoma do receptor metabotrópico de glutamato do tipo 5 (MGLUR5): enfoque no fator de crescimento neuronal 1 (NEGR1)
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Ana Maria Caetano de Faria
Christopher Kushmerick
Daiane Fátima Engel
Antônio Lúcio Teixeira
Christopher Kushmerick
Daiane Fátima Engel
Antônio Lúcio Teixeira
Resumo
O glutamato é o principal neurotransmissor excitatório do cérebro e atua em dois tipos de receptores, os ionotrópicos e os metabotrópicos. O receptor metabotrópico de glutamato do tipo 5 (mGluR5) age através da proteína Gαq/11-βγ, levando à ativação da fosfolipase C (PLC) que hidrolisa o fosfotidilinositol 4,5-bifosfato (PIP2) em 1,2,-diacilglicerol (DAG) e inositol 1,4,5 trifosfato (IP3), levando à liberação de Ca2+ dos estoques intracelulares e à ativação da proteína quinase C (PKC). Além da via clássica da proteína G, o mGluR5 é capaz de ativar diversas outras vias de sinalização celular através da interação com proteínas intracelulares. Essas interações são de suma importância e alterações das mesmas ocorrem em diversas doenças que acometem o cérebro. Assim, o objetivo desse trabalho foi identificar novas proteínas capazes de interagir com o mGluR5. Através de análise por cromatografia líquida em nanoescala acoplada à espectrometria de massa em tandem nós identificamos que proteínas extracelulares de adesão celular (MACs) pertencentes à superfamília das Imunoglobulinas co-imunoprecipitam com o mGluR5 endógeno em lisados hipocampais. Além disso, ensaios de co-imunoprecipitação confirmaram que uma dessas MACs, o fator de regulação neuronal (NEGR1), interage com o mGluR5 em lisados do hipocampo e córtex de camundongos C57/Bl6 e de culturas primárias de neurônios corticoestriatais. NEGR1 é uma molécula de adesão que é encontrada aderida à membrana através de uma alça glicofosfatidilinositol, podendo ser clivada para o meio extracelular, desempenhando papel importante no desenvolvimento neuronal e sinaptogênese. Ademais, nossos resultados mostram que NEGR1 está aumentada na membrana plasmática de neurônios primários mGluR5-/-. No entanto, tanto os níveis intracelulares quanto secretados de NEGR1 não são significativamente alterados devido à ausência de mGluR5. Interessantemente, ao explorar os efeitos de NEGR1 sob a sinalização intracelular de mGluR5, nós mostramos que a ativação da quinase regulada por sinais extracelulares (ERK1/2) induzida pelo agonista de mGluR5 (DHPG) é reduzida devido ao silenciamento de NEGR1 por vetores lentivirais, indicando que NEGR1 pode participar da ativação de ERK1/2 induzida por agonista de mGluR5. Todavia, a análise de genes sabidamente regulados por mGluR5 mostrou que o tratamento com DHPG levou a um aumento significativo da expressão de ARC/ARG3.1. Porém, esse aumento da expressão de ARC/ARG3.1 dependente de DHPG ocorreu tanto em neurônios expressando níveis endógenos de NEGR1, quanto em neurônios knockdown para NEGR1. Por outro lado, quando analisamos os níveis de expressão basal desses genes, observamos que o silenciamento de NEGR1 diminuiu significativamente os transcritos tanto de BDNF, quanto de ARC/ARG3.1. Ademais, dados preliminares indicam que o tratamento com NEGR1 recombinante pode ser suficiente para elevar os níveis de ARC/ARG3.1 na ausência de DHPG. Juntos, esses dados indicam que NEGR1 interage com o mGluR5 e desempenha papel importante na sinalização intracelular deste receptor.
Abstract
Glutamate is the main excitatory neurotransmitter in the brain and exerts its effects through two classes of receptors, ionotropic and metabotropic. mGluR5 acts through the Gαq/11-βγ protein, leading to the activation of phospholipase C (PLC) that hydrolyzes phosphotidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2) in 1,2, -diacilglycerol (DAG) and inositol 1,4,5 triphosphate (IP3), leading to the release of Ca2+ from intracellular stores and activation of protein kinase C (PKC). In addition to the classic G protein pathway, mGluR5 interacts with other proteins through its intracellular and extracellular portion, leading to the activation of various cell signalling pathways. These interactions are important for numerous regulatory cell signaling pathways involved in diseases that affect the brain. By employing nanoscale liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry, we identified that extracellular cell adhesion molecules (CAMs) belonging to the Immunoglobulin superfamily co-immunoprecipitate with endogenous mGluR5 in hippocampal cell lysates. Furthermore, co-immunoprecipitation assays confirmed that one of these CAMs, neuronal growth regulator 1 (NEGR1), interacts with mGluR5 in cell lysates from hippocampus and cortex of C57/Bl6 mice and from primary neuronal culture. NEGR1 is an adhesion molecule, attached to the plasma membrane through a Glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchor, that can be shed to the extracellular medium, playing an important role in neuronal development and synaptogenesis. Furthermore, our results show that NEGR1 is increased in the plasma membrane of mGluR5-/- primary neurons. However, both intracellular and secreted levels of NEGR1 are not significantly altered due to mGluR5 ablation. Interestingly, by exploring the effects of NEGR1 on intracellular mGluR5 signaling, we showed that mGluR5 agonist (DHPG)-induced kinase (ERK1/2) activation is reduced due to NEGR1silencing by lentiviral vectors, indicating that NEGR1 may participate in DHPG-induced ERK1/2 activation. However, the analysis of genes regulated by mGluR5 showed that treatment with DHPG leads to a significant increase in ARC/ARG3.1 expression, although this was observed both in neurons expressing endogenous levels of NEGR1 and in NEGR1 knockdown neurons. Furthermore, when we analyzed the basal expression levels of these genes, we observed that the knockdown of NEGR1 significantly decreased the transcripts of both BDNF and ARC/ARG3.1. Furthermore, preliminary data indicates that treatment with recombinant NEGR1 may be sufficient to elevate ARC/ARG3.1 levels in the absence of DHPG. Together, these data indicate that NEGR1 interacts with mGluR5 and plays an important role in the receptor’s cell signaling.
Assunto
Bioquímica e imunologia, Receptor de Glutamato Metabotrópico 5, Fator de Crescimento Neural, MAP Quinases Reguladas por Sinal Extracelular, Moléculas de Adesão Celular
Palavras-chave
MGLUR5, NEGR1, Moléculas de adesão, DHPG, ERK1/2, ARC/ARG3.1