CLIC function in GPCR-mediated Rho/Rac signaling

CLIC 在 GPCR 介导的 Rho/Rac 信号传导中的功能

基本信息

  • 批准号:
    9973544
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 42.63万
  • 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:
    2020-04-01 至 2024-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

G-protein-coupled receptor (GPCR)-mediated regulation of the GTPases Rho and Rac is a conserved signaling module required for vital cell behaviors. However, the mechanisms that connect GPCRs, and their heterotrimeric G-protein (Gα/β/γ) partners, to Rho/Rac are not fully delineated. Our studies in C. elegans and human endothelial cells have revealed a new conserved player required for Rho/Rac signaling: the Chloride Intracellular Channel (CLIC) family of proteins. Our data shows that CLICs are required in two important endothelial GPCR pathways (S1P/S1P Receptor and thrombin/PAR) that function through Gα12/13 and Gαi to activate Rho and Rac. This CLIC function is evolutionarily conserved, because we found that in C. elegans the CLIC ortholog exc-4 genetically interacts with the Gα12 ortholog gpa-12 and with the Rac orthologs ced-10 and mig-2. The molecular function of CLICs has long remained a mystery. Based on sequence and structural similarities, they have been proposed to function as chloride channels and/or as glutathione S-transferases (GST). Previous work has shown that EXC-4 membrane localization is mediated by an N-terminal domain and this localization is critical for function. We have now found that CLIC membrane localization is also critical for its role in GPCR-mediated Rho/Rac activation in endothelial cells, and that replacement of the membrane-targeting N-terminus with a myristoylation signal is sufficient to restore this function. Since the channel and GST activities of CLICs require an intact N- terminus we have discovered a novel activity for CLICs. We hypothesize that CLICs are membrane-localized regulators of Rho and Rac that respond to GPCR-Gα signaling. In Aim 1 we will determine how CLICs couple GPCR-Gα (Gα12/13 and Gαi) signaling to Rho and Rac. We will survey the requirement for CLICs in different cell and signaling contexts to define key GPCR-Gα combinations that utilize CLICs to regulate of Rho and Rac. We will use cutting-edge bio-sensors and genetic tools to measure and modulate signaling to determine which step in the GPCR-Gαβγ-Rho/Rac cascade requires CLICs. Finally, we will test whether CLICs physically interact with Rho/Rac to modulate signaling. In Aim 2 we will define the determinants by which CLICs regulate Rho/Rac in human cells and in C. elegans by performing structure-function analyses, focused on the EXC-4/CLIC C- terminus. Critical domains defined in this Aim will be tested for their ability to interact with Rho/Rac (as defined in Aim 1). In Aim 3 we will carry out unbiased genetic and proteomic screens in C. elegans to find conserved players that genetically and physically interact with EXC-4/CLIC to further elucidate how CLICs regulate Rho/Rac signaling. We will then test whether human orthologs of genes identified in these screens influence Rho/Rac signaling in mammalian cells. By defining new mechanisms of action for CLICs in GPCR-Gαβγ-Rho/Rac signaling we will significantly increase our knowledge of how GPCRs influence human biology and uncover new ways of targeting these pathways.
GTPases RHO和RAC的G蛋白偶联受体(GPCR)介导的调节是配置的信号传导 重要细胞行为所需的模块。但是,连接GPCR的机制及其异三个 g蛋白(Gα/β/γ)伴侣,对RHO/RAC的伴侣尚未完全描述。我们在秀丽隐杆线虫和人类内皮的研究 细胞揭示了RHO/RAC信号所需的新保守播放器:氯化物内通道 (Clic)蛋白质家族。我们的数据表明,在两个重要的内皮GPCR途径中需要文章 (S1P/S1P受体和凝血酶/PAR)通过Gα12/13和GαI发挥作用,以激活Rho和RAC。这 CLIC功能在进化上是保守的,因为我们发现在秀丽隐杆线虫中,Clic Ortholog Exc-4 遗传与Gα12直系同源物GPA-12以及RAC直系同源物CED-10和MIG-2相互作用。分子 文章的功能长期以来一直是神秘的。基于序列和结构相似性,它们一直是 提议充当氯化物通道和/或充当谷胱甘肽S-转移酶(GST)。以前的工作已显示 EXC-4膜定位是由N末端结构域介导的,该定位对于功能至关重要。 我们现在发现,Clic膜定位对于它在GPCR介导的RHO/RAC中的作用也至关重要 内皮细胞的激活,并用肉豆蔻酰化替换膜靶向N端 信号足以恢复此功能。由于集事的渠道和GST活动需要完整的n- 终点站我们发现了一项针对文书的新活动。我们假设CLIC是膜定位的 RHO和RAC的调节剂对GPCR-Gα信号的反应。在AIM 1中,我们将确定CLICS夫妇如何 GPCR-Gα(Gα12/13和GαI)向RHO和RAC发出信号。我们将调查不同单元格中库的要求 以及信号环境,以定义利用插曲来调节Rho和RAC的关键GPCR-Gα组合。我们 将使用尖端的生物传感器和遗传工具来测量和调节信号,以确定哪个步骤 在GPCR-Gαγ-RHO/RAC级联中,需要策略。最后,我们将测试CLIC是否与 RHO/RAC调节信号。在AIM 2中,我们将定义CLICS通过哪个确定词来调节Rho/RAC 人类细胞和秀丽隐杆线虫通过进行结构功能分析,重点是Exc-4/clic c- 终点。该目标中定义的关键领域将通过其与Rho/RAC互动的能力进行测试(如定义 在AIM 1)。在AIM 3中,我们将在秀丽隐杆线虫中执行公正的遗传和蛋白质组学筛选,以找到构成的 在遗传和物理上与Exc-4/clic进行物理互动的玩家,以进一步阐明Clics如何调节RHO/RAC 信号。然后,我们将测试这些筛选中鉴定的基因的人类直系同源物是否会影响Rho/rac 哺乳动物细胞中的信号传导。通过定义GPCR-Gαβ-RHO/RAC信号中CLIC的新作用机制 我们将显着提高我们对GPCR如何影响人类生物学的了解,并发现新的方法 针对这些途径。

项目成果

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