経路全体のBRETシグナル伝達センサーを用いたアンジオテンシンII 1型受容体の機能選択性プロファイリング

Sci. Signal. 04 Dec 2018:
Vol. 11, Issue 559, eaat1631
DOI: 10.1126/scisignal.aat1631

Yoon Namkung^1,*, Christian LeGouill^2,*, Sahil Kumar¹, Yubo Cao³, Larissa B. Teixeira^2,4, Viktoriya Lukasheva², Jenna Giubilaro³, Sarah C. Simões⁴, Jean-Michel Longpré⁵, Dominic Devost³, Terence E. Hébert³, Graciela Piñeyro⁶, Richard Leduc⁵, Claudio M. Costa-Neto⁴, Michel Bouvier^2,†, and Stéphane A. Laporte^1,3,7,†

¹ Department of Medicine, Research Institute of the McGill University Health Center (RI-MUHC), McGill University, Montréal, QC H4A 3J1, Canada.
² Department of Biochemistry and Molecular Medicine, Institute for Research in Immunology and Cancer (IRIC), Université de Montréal, Montréal, QC H3T 1J4, Canada.
³ Department of Pharmacology and Therapeutics, McGill University, Montréal, QC H3G 1Y6, Canada.
⁴ Departamento de Bioquímica e Imunologia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, São Paulo 14049-900, Brazil.
⁵ Institut de Pharmacologie de Sherbrooke and Department of Pharmacology-Physiology, Faculty of Medicine and Health Sciences, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC J1H 5N4, Canada.
⁶ Centre de Recherche de l'Hôpital Sainte-Justine, Montréal, QC H3T 1C5, Canada.
⁷ Department of Anatomy and Cell Biology, McGill University, Montréal, QC H3A 0C7, Canada.

† Corresponding author. Email: stephane.laporte@mcgill.ca (S.A.L.); michel.bouvier@umontreal.ca (M.B.)

* These authors contributed equally to this work.

要約：Gタンパク質共役受容体（GPCR）は、機能選択性（バイアスシグナル伝達）を示す重要な治療標的であり、この機能選択性により各リガンドまたは受容体バリアントが異なる下流シグナル伝達を惹起する。各リガンドによるGPCR刺激の有益および有害作用に寄与するすべてのシグナル伝達イベントおよびバイアスを把握することが創薬において重要である。本稿では、タンパク質キナーゼC（PKC）、ホスホリパーゼC（PLC）、p63RhoGEFおよびRhoなど、Gタンパク質下流のシグナル伝達エフェクターの関与および活性化をモニタリングする経路選択的生物発光共鳴エネルギー移動（BRET）バイオセンサーのデザイン、バリデーションおよび利用について報告する。われわれのセンサーをGタンパク質およびβ-アレスチンBRETバイオセンサーと組み合わせることで、天然細胞および組換え細胞のいずれにおいても、下流経路の各レベルでのGPCRシグナル伝達のリアルタイムモニタリングが可能になった。14種類のアンジオテンシンII（AngII）1型受容体（AT1R）リガンドに対する反応のプロファイリングによって、化合物をバイアスリガンドのサブファミリーにクラスタリングすることができ、以前に報告されたGα_qとβ-アレスチン間の機能選択性に加え、Gタンパク質サブタイプ間にもバイアスがあることが示された。また、受容体Gタンパク質レベルで認められたバイアスが下流のシグナル伝達経路に伝播することおよびこれらのバイアスが、異なるGタンパク質の関与を介して生じ、共通のエフェクターを活性化し得ることが示された。さらに、これらのツールを用いて、天然AT1Rバリアントがどのようにしてシグナル伝達バイアスに影響を及ぼすかを検討した。このBRETバイオセンサーセットは、バイアスリガンドおよび突然変異受容体のフィンガープリンティングおよびGPCRシグナル伝達の様々なレベルでの機能選択性の分析のための有用なリソースとなる。

Citation: Y. Namkung, C. LeGouill, S. Kumar, Y. Cao, L. B. Teixeira, V. Lukasheva, J. Giubilaro, S. C. Simões, J.-M. Longpré, D. Devost, T. E. Hébert, G. Piñeyro, R. Leduc, C. M. Costa-Neto, M. Bouvier, S. A. Laporte, Functional selectivity profiling of the angiotensin II type 1 receptor using pathway-wide BRET signaling sensors. Sci. Signal. 11, eaat1631 (2018).