Regulation of G Protein Signaling by RGS Proteins

RGS 蛋白对 G 蛋白信号传导的调节

基本信息

  • 批准号:
    7522360
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31.4万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-09-01 至 2012-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): G protein-mediated signaling system is the most universal mechanism of cell communication and is involved in almost all cellular processes. RGS (regulator of G protein signaling) proteins play diverse and crucial functions to regulate G protein mediated signaling pathways. Galphaq-mediated activation of PLCbeta (phospholipase C-beta) regulates critical processes in various tissues, including cardiovascular system or nervous system. However, the molecular mechanism of its signal transduction and its regulation by RGS proteins have been poorly understood, mainly due to the lack of method to prepare enough amount of recombinant Galphaq for biochemical studies. Recently we developed an improved purification method to prepare functional recombinant Galphaq in large scale. Using this method, we have successfully isolated the complex of Galphaq-GRK2-Gbetagamma and determined its crystal structure. This structure revealed that RGS domain of GRK2 interacts with Galphaq like an effector. It also provided the first view of how heterotrimeric G protein moves and forms a signaling complex after receptor activation at the membrane. In addition, we recently identified p63RhoGEF as an effector for Galphaq. In this proposal, based on these results, we plan to further characterize the molecular mechanism of the interactions of Galphaq with RGS proteins, GRK2, p63RhoGEF, or PLCbeta. In Aim 1, we will isolate various Galphaq mutants that have specific defect to interact with RGS protein with GAP activity, GRK2, PLCbeta or p63RhoGEF. In Aim 2, using these mutants, we will characterize the physiological function of Galphaq-RGS/GRK2 interaction in receptor-mediated responses in cell. We also plan to apply SPR (surface plasmon resonance) method to analyze the kinetics of Gaphaq-RGS/GRK2 interaction with Galphaq-immobilized biosensor chip. We will also elucidate the molecular mechanism of Galphaq-RGS interaction by X-ray crystallography. In Aim 3, we will attempt to further improve PLCbeta stimulating activity of our recombinant Galphaq. We will apply SPR method to further understand the kinetics and thermodynamics of Galphaq-PLCbeta interaction. We also aim to determine the structure of Galphaq-PLCbeta3 complex by X-ray crystallography. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: This proposal aims to understand the molecular mechanism of cells to respond to extracellular signals. The study will help to advance our understanding of various physiological functions. It will also contribute to develop novel drugs in future.
描述(由申请人提供):G蛋白介导的信号系统是细胞通信的最普遍机制,几乎参与了所有细胞过程。 RGS(G蛋白信号传导的调节剂)蛋白质具有多种和关键功能,以调节G蛋白介导的信号传导途径。 Galphaq介导的PLCBETA(磷脂酶C-Beta)的激活调节各种组织中的关键过程,包括心血管系统或神经系统。然而,其信号转导的分子机制及其对RGS蛋白的调节的理解很少,这主要是由于缺乏方法来准备足够数量的重组Galphaq进行生化研究。最近,我们开发了一种改进的纯化方法,以大规模制备功能重组Galphaq。使用这种方法,我们成功地分离了Galphaq-Grk2-Gbetagamma的复合物并确定了其晶体结构。该结构表明,GRK2的RGS结构域像效应器一样与Galphaq相互作用。它还提供了关于异源三聚体G蛋白如何移动并形成膜上受体激活后的信号传导复合物的第一视图。此外,我们最近将p63rhogef确定为Galphaq的效应子。在此提案中,基于这些结果,我们计划进一步表征Galphaq与RGS蛋白,GRK2,P63RHOGEF或PLCBETA相互作用的分子机制。在AIM 1中,我们将分离具有特定缺陷的各种Galphaq突变体与RGS蛋白与GAP活性,GRK2,PLCBETA或P63RHOGEF相互作用。在AIM 2中,使用这些突变体,我们将表征细胞中受体介导的反应中Galphaq-RGS/GRK2相互作用的生理功能。我们还计划应用SPR(表面等离子体共振)方法来分析Gaphaq-RGS/GRK2与Galphaq-Immobilized BioSensor芯片的动力学。我们还将通过X射线晶体学阐明Galphaq-RGS相互作用的分子机制。在AIM 3中,我们将尝试进一步改善重组Galphaq的刺激活性。我们将采用SPR方法进一步了解Galphaq-Plcbeta相互作用的动力学和热力学。我们还旨在通过X射线晶体学确定Galphaq-Plcbeta3复合物的结构。 公共卫生相关性:该提案旨在了解细胞对细胞外信号反应的分子机制。该研究将有助于提高我们对各种生理功能的理解。它也将有助于未来开发新的药物。

项目成果

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