Regulation of Piezo2 Channels by G-protein Coupled Receptors and Endocytosis
G 蛋白偶联受体和内吞作用对 Piezo2 通道的调节
基本信息
- 批准号:10198568
- 负责人:
- 金额:$ 1.93万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-07-01 至 2020-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:1-Phosphatidylinositol 4-KinaseAddressAdverse effectsAffectAfferent NeuronsAgonistAmericanAnimal ModelBehavioralBiochemicalBiological AssayBiotinylationCapsaicinCell membraneCell surfaceCellsChargeChemosensitizationChloroquineCoupledDataDoctor of PhilosophyDrug TargetingElectrophysiology (science)EndocytosisEnvironmentExcisionFluorescenceG-Protein-Coupled ReceptorsGoalsHealthHumanIn VitroIndividualInjuryIon ChannelLigationLightMechanicsMicroscopyMitogen-Activated Protein KinasesMolecularMusNerveNeuraxisNeuronsPainPathway interactionsPeripheralPersistent painPharmacologyPhasePhosphatidylinositolsPhosphotransferasesPiezo 2 ion channelPlayPostdoctoral FellowPreparationPrevalenceProcessProteinsRNARegulationReportingRoleSecond Messenger SystemsSensory ProcessSkinSpinal GangliaStimulusSymptomsSyndromeSystemTactileTechniquesTouch sensationVanilloidallodyniachronic paindisabilityexperienceexperimental studyextracellularimmunocytochemistryimprovedin vivoinhibitor/antagonistmechanical allodynianoveloptogeneticspersistent symptompublic health relevancereceptorresponsetranscriptome sequencingvoltage clamp
项目摘要
ABSTRACT
Mechanical allodynia is a hallmark symptom of chronic pain characterized by painful responses to innocuous
stimuli. However, little is known about the cellular and molecular regulation of this process. Recently, the
mechanically activated Piezo2 channels were identified as key players of mechanical allodynia in mice and
humans, but the molecules and proteins responsible for the sensitization of Piezo2 channels upon injury are
still poorly understood. Recent data from our lab show that activation of Gi-protein coupled receptors induces a
long-lasting potentiation of Piezo2 currents in Dorsal Root Ganglion (DRG) neurons and HEK293 cells. The
potentiation of Piezo2 currents was abolished by inhibiting the activity of Gβγ. Surprisingly, the inhibition of
Gβγ-downstream kinases, phosphoinositide 3-kinase (PI3K) and mitogen-activated protein kinase (MAPK),
also abolished the potentiation of Piezo2 current suggesting an indirect effect of Gβγ on Piezo2 channels.
Therefore, for aim 1 (Ph.D. progress), we described a novel mechanism of regulation of Piezo2 currents by Gi-
protein coupled receptors. On the other hand, our lab has also shown that activation of Transient Receptor
Potential Vanilloids 1 (TRPV1) channels by capsaicin leads to robust inhibition of Piezo2 currents in DRG
neurons and heterologous systems. This inhibition is abolished by removing Ca2+ from the extracellular
solution, confirming a pivotal role of Ca2+ on Piezo2 channels. Preliminary data in our lab using total internal
reflection fluorescence (TIRF) show that Piezo2 channels are internalized upon activation of TRPV1 channels
in HEK293 cells, but whether Piezo2 channels are internalized via endocytosis is not known. For aim 2 (F99
phase), we hypothesize that activation of TRPV1 induces a Ca2+-triggered endocytosis that orchestrate the
inhibition of Piezo2 currents. We aim to identify molecules and proteins that regulate the activity of the
mechanically activated Piezo2 channels. We hope these novel findings could help us understand the process
of tactile allodynia and investigate the changes that affect the periphery and influence the central nervous
systems (aim 3-K00 phase) with the ultimate goal of providing new avenues for treatments of mechanical-pain
syndromes.
抽象的
机械性异常性疼痛是慢性疼痛的标志性症状,其特征是对无害的疼痛反应
然而,最近人们对这一过程的细胞和分子调控知之甚少。
机械激活的 Piezo2 通道被确定为小鼠机械异常性疼痛的关键因素
人类,但在受伤时负责 Piezo2 通道敏化的分子和蛋白质是
我们实验室的最新数据表明,Gi 蛋白偶联受体的激活会诱导
背根神经节 (DRG) 神经元和 HEK293 细胞中 Piezo2 电流的持久增强。
令人惊讶的是,Piezo2 电流的增强通过抑制 Gβγ 的活性而被消除。
Gβγ-下游激酶、磷酸肌醇 3-激酶 (PI3K) 和丝裂原激活蛋白激酶 (MAPK),
还取消了 Piezo2 电流的增强,表明 Gβγ 对 Piezo2 通道有间接影响。
因此,对于目标 1(博士进展),我们描述了一种通过 Gi- 调节 Piezo2 电流的新机制。
另一方面,我们的实验室也表明瞬时受体的激活。
辣椒素潜在的香草酸 1 (TRPV1) 通道可强烈抑制 DRG 中的 Piezo2 电流
通过去除细胞外的 Ca2+ 可以消除这种抑制作用。
我们实验室使用总内部数据确认了 Ca2+ 在 Piezo2 通道上的关键作用。
反射荧光 (TIRF) 显示 Piezo2 通道在 TRPV1 通道激活后被内化
在 HEK293 细胞中,但 Piezo2 通道是否通过内吞作用内化尚不清楚。
阶段),我们发现 TRPV1 的激活会诱导 Ca2+ 触发的内吞作用,从而协调
我们的目标是识别调节 Piezo2 电流的分子和蛋白质。
我们希望这些新发现可以帮助我们理解这个过程。
触觉异常性疼痛并研究影响外周和中枢神经系统的变化
系统(目标 3-K00 阶段),最终目标是为机械性疼痛的治疗提供新途径
综合症。
项目成果
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