angiotensin receptor, G protein, MAP kinases, BRET measurement, biased agonist
Discipline
Analysis, modelling and simulation of biological systems (Council of Medical and Biological Sciences)
50 %
Endocrinology (Council of Medical and Biological Sciences)
25 %
Ortelius classification: Endocrinology
Cardiovascular system (Council of Medical and Biological Sciences)
25 %
Ortelius classification: Cardiovascular system
Panel
Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent
Dept. of Physiology (Semmelweis University)
Starting date
2009-04-01
Closing date
2011-03-31
Funding (in million HUF)
29.593
FTE (full time equivalent)
1.63
state
closed project
Summary in Hungarian
Ebben a pályázatban az angiotenzin AT1-receptorának G-fehérje független jelátviteli folyamatait szeretnénk vizsgálni fiziológiás célsejtekben molekuláris és sejtbiológiai módszerek széleskörű felhasználásával. Az angiotenzin II (Ang II) hormon a renin-angiotenzin rendszer fő szabályozója és nem csak normál élettani szabályozási folyamatokban, hanem számos kórélettani folyamatban is szerepet játszik. Az AT1R egy G-fehérjéhez kapcsolt receptor és agonista stimulus hatására leginkább a Gq heterotrimer G-fehérje által közvetített jelátviteli útvonalak aktiválódnak. Azonban a G-fehérjétől függő jelátvitel mellett az Ang II képes G-fehérje független jelpályák elindítására is, mely jelátviteli folyamatok vizsgálatát olyan módositott agonisták kifejlesztése tette lehetővé, melyek receptorhoz kötődve nem aktiválják a Gq fehérjét, mint pl. a [Sar1,Ile4,Ile8]-AngII, illetve olyan AT1R mutánsok létrehozása, melyek nem képesek G-fehérje aktiválásra agonista kötődése után. Annak megállapítására, hogy kardiovaszkuláris célszövetekben milyen folyamatok állnak az Ang II patomechanizmusának hátterében, tervezzük AT1-receptor G-fehérje dependens- és independens hatásainak vizsgálatát Ang II célsejtekben. E hatások tisztázása kiindulópontja lehet olyan, a ligandok fejlesztésének, amelyek eltérő módon gátolják vagy aktiválják a receptorok jelátviteli folyamatait, és ez a megközelítés a jelenleginél specifikusabb terápiás eszközöket nyújthat a szívelégtelenség, és más kardiovaszkuláris betegségek terápiájában.
Summary
In this project we would like to investigate G protein-independent signaling of AT1-receptor in its physiological target cells using wide range of molecular and cellular biology methods. Angiotensin II is the main regulator of the renin-angiotensin system and participates not only in physiological but also in pathological mechanisms. The AT1-receptor is a typical G protein-coupled receptor and largely acts via Gq activation upon agonist binding and these G protein-mediated „classical” signaling mechanisms are responsible for the most majority of Ang II evoked cellular responses. Recently, new type of AT1-receptor mediated signaling mechanisms are discovered where the Ang II-induced signal transduction steps are not dependent on G protein coupling („G protein-independent”). We would like to investigate the G protein-independent signaling of AT1-receptors by utilizing mutant receptors that are not able to couple to G proteins and by utilization of a biased AT1-receptor agonist, [Sar1,Ile4,Ile8]-AngII, which activates only G protein-independent pathways. We will perform our experiments on several physiologically relevant cell types to assess the involvement of G protein-independent signaling in Ras, Rho and Rac activation, alterations in gene expressions and AT1-receptor trafficking. These studies should provide better understanding of G protein-independent signaling of AT1-receptor, which can lead to the development of new pharmacological tools for the treatment of cardiovascular disease.
Final report
Results in Hungarian
Az angiotenzin II (AngII) a renin-angiotenzin rendszer fő szabályozója és nemcsak normál élettani szabályozási folyamatokban, hanem számos kórélettani folyamatban is szerepet játszik. Az AngII hatásainak túlnyomó részét az AT1-receptoron keresztül hozza létre. A legújabb adatok szerint a G-fehérjétől függő jelátvitel mellett az AngII képes G-fehérje független jelpályák elindítására is. Az NNF-OTKA pályázat segítségével megvizsgáltuk az AT1-receptor G-fehérje független jelátviteli folyamatait élő sejtes kísérletekben. A munka a Semmelweis Egyetem Élettani Intézetében történt. A munkánk demonstrálta az AngII által kiváltott szignalizáció sokrétűségét. Ras aktiválódás méréséhez készített szondáinkkal vizsgáltuk az AngII általokozott kis G-fehérje szignalizációt és kimutattuk a G-fehérje kapcsolás szükségességét. A szondáink targetálásával különböző intracelluláris kompartmentekben vizsgálhattuk Ras jelpályák működését és különböző farmakonok hatását specifikus sejtkomparmentekben. További munkánkban kimutattuk, hogy az AT1-receptor stimulusa során a receptor eloszlása a plazmamembrán mikrodoménjeiben megváltozik, feltérképeztük a G-fehérje kapcsolástól független lépéseket a receptor mozgásában. Eredményeink kiindulópontja lehet olyan, a ligandok fejlesztésének, amelyek eltérő módon gátolják vagy aktiválják a receptorok jelátviteli folyamatait, és ez a megközelítés a jelenleginél specifikusabb terápiás eszközöket nyújthat kardiovaszkuláris betegségek terápiájában.
Results in English
Angiotensin II (AngII) is the main regulator of the renin-angiotensin system and participates not only in physiological but also in pathological mechanisms. The AT1-receptor is responsible for the most majority of AngII evoked cellular responses. Recently, new type of AT1-receptor mediated signaling mechanisms are discovered where the Ang II-induced signal transduction steps are not dependent on G protein coupling. By the help of the NNF-OTKA grant, we investigated the G protein-independent signaling of AT1-receptor in living cells using wide range of molecular and cellular biology methods in the Department of Physiology, Semmelweis University. The studies demonstrated the wide scale effects of AngII on Ras activation, and underline that Ras can signal from distinct compartments of cellular membranes to ensure functional diversity but not redundancy of its signaling. We also provided valuable information about the distribution and dynamics of AT1-receptor upon ligand binding among plasma membrane microdomains, and revealed G protein-independent mechanisms in the dynamics of the AT1-receptor. Our studies provided better understanding of G protein-independent signaling of AT1-receptor, and the better understanding of the signaling properties of AT1-receptor may provide additional clues to improve the therapeutic potential of drugs that target this receptor which can lead to the development of new pharmacological tools for the treatment of cardiovascular disease.
Andras Balla, Peter Varnai, Laszlo Hunyady: Molecular dynamics of type I angiotensin receptor upon stimulus, Gordon Research Conference on Angiotensin, 2010 (www.grc.org), 2010
Balla András, Erdélyi László, Soltész-Katona Eszter, Várnai Péter, Hunyady László: Intracelluláris kis G-fehérje aktiválódás vizsgálata az angiotenzin hatásmechanizmusában, Magyar Biokémiai Egyesület 2010. évi Vándorgyűlése; 2010. augusztus 25-28., 2010
Andras Balla, Eszter Soltesz-Katona, Laszlo Sandor Erdelyi, Peter Varnai, Laszlo Hunyady: Molecular dynamics of type I angiotensin receptor upon stimulus, ASCB 50th Annual Meeting, 2010, 2010
Andras Balla, Eszter Soltész-Katona, Gyöngyi Szakadáti, László Sándor Erdélyi, Dániel Tóth, Tamas Balla, Péter Várnai, László Hunyady: Mapping of molecular dynamics of type I angiotensin receptor upon stimulus detected by bioluminescence resonance energy transfer-based sensors, --, 2011
