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1.
J Biol Chem ; 280(17): 16685-94, 2005 Apr 29.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-15728579

RESUMO

Cardiac and neuronal G protein-activated K+ channels (GIRK; Kir3) open following the binding of Gbetagamma subunits, released from Gi/o proteins activated by neurotransmitters. GIRKs also possess basal activity contributing to the resting potential in neurons. It appears to depend largely on free Gbetagamma, but a Gbetagamma-independent component has also been envisaged. We investigated Gbetagamma dependence of the basal GIRK activity (A(GIRK,basal)) quantitatively, by titrated expression of Gbetagamma scavengers, in Xenopus oocytes expressing GIRK1/2 channels and muscarinic m2 receptors. The widely used Gbetagamma scavenger, myristoylated C terminus of beta-adrenergic kinase (m-cbetaARK), reduced A(GIRK,basal) by 70-80% and eliminated the acetylcholine-evoked current (I(ACh)). However, we found that m-cbetaARK directly binds to GIRK, complicating the interpretation of physiological data. Among several newly constructed Gbetagamma scavengers, phosducin with an added myristoylation signal (m-phosducin) was most efficient in reducing GIRK currents. m-phosducin relocated to the membrane fraction and did not bind GIRK. Titrated expression of m-phosducin caused a reduction of A(GIRK,basal) by up to 90%. Expression of GIRK was accompanied by an increase in the level of Gbetagamma and Galpha in the plasma membrane, supporting the existence of preformed complexes of GIRK with G protein subunits. Increased expression of Gbetagamma and its constitutive association with GIRK may underlie the excessively high A(GIRK,basal) observed at high expression levels of GIRK. Only 10-15% of A(GIRK,basal) persisted upon expression of both m-phosducin and cbetaARK. These results demonstrate that a major part of Ibasal is Gbetagamma-dependent at all levels of channel expression, and only a small fraction (<10%) may be Gbetagamma-independent.


Assuntos
Subunidades beta da Proteína de Ligação ao GTP/fisiologia , Subunidades gama da Proteína de Ligação ao GTP/fisiologia , Proteínas de Ligação ao GTP/química , Canais de Potássio/química , Acetilcolina/farmacologia , Animais , Western Blotting , Bovinos , Membrana Celular/metabolismo , DNA Complementar/metabolismo , Relação Dose-Resposta a Droga , Proteínas do Olho/química , Reguladores de Proteínas de Ligação ao GTP , Subunidades beta da Proteína de Ligação ao GTP/química , Subunidades gama da Proteína de Ligação ao GTP/química , Vetores Genéticos , Glutationa Transferase/metabolismo , Humanos , Camundongos , Microscopia Confocal , Ácido Mirístico/química , Ácido Mirístico/metabolismo , Oócitos/metabolismo , Fosfoproteínas/química , Potássio/química , Ligação Proteica , Estrutura Terciária de Proteína , RNA/química , Ratos , Fatores de Tempo , Xenopus
2.
J Biol Chem ; 279(17): 17260-8, 2004 Apr 23.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-14963032

RESUMO

G protein-activated K(+) channels (GIRKs; Kir3) are activated by direct binding of Gbetagamma subunits released from heterotrimeric G proteins. In native tissues, only pertussis toxin-sensitive G proteins of the G(i/o) family, preferably Galpha(i3) and Galpha(i2), are donors of Gbetagamma for GIRK. How this specificity is achieved is not known. Here, using a pull-down method, we confirmed the presence of Galpha(i3-GDP) binding site in the N terminus of GIRK1 and identified novel binding sites in the N terminus of GIRK2 and in the C termini of GIRK1 and GIRK2. The non-hydrolyzable GTP analog, guanosine 5'-3-O-(thio)triphosphate, reduced the binding of Galpha(i3) by a factor of 2-4. Galpha(i1-GDP) bound to GIRK1 and GIRK2 much weaker than Galpha(i3-GDP). Titrated expression of components of signaling pathway in Xenopus oocytes and their activation by m2 muscarinic receptors revealed that G(i3) activates GIRK more efficiently than G(i1), as indicated by larger and faster agonist-evoked currents. Activation of GIRK by purified Gbetagamma in excised membrane patches was strongly augmented by coexpression of Galpha(i3) and less by Galpha(i1). Differences in physical interactions of GIRK with GDP-bound Galpha subunits, or Galphabetagamma heterotrimers, may dictate different extents of Galphabetagamma anchoring, influence the efficiency of GIRK activation by Gbetagamma, and play a role in determining signaling specificity.


Assuntos
Subunidades alfa Gi-Go de Proteínas de Ligação ao GTP/metabolismo , Canais de Potássio Corretores do Fluxo de Internalização , Canais de Potássio/química , Proteínas Proto-Oncogênicas/metabolismo , Sequência de Aminoácidos , Animais , Sítios de Ligação , Membrana Celular/metabolismo , DNA Complementar/metabolismo , Canais de Potássio Corretores do Fluxo de Internalização Acoplados a Proteínas G , Subunidade alfa Gi2 de Proteína de Ligação ao GTP , Subunidades alfa Gi-Go de Proteínas de Ligação ao GTP/química , Subunidades beta da Proteína de Ligação ao GTP/metabolismo , Subunidades gama da Proteína de Ligação ao GTP/metabolismo , Glutationa Transferase/metabolismo , Modelos Genéticos , Modelos Moleculares , Dados de Sequência Molecular , Oócitos/metabolismo , Toxina Pertussis/farmacologia , Ligação Proteica , Estrutura Terciária de Proteína , Proteínas Proto-Oncogênicas/química , Receptor Muscarínico M2/metabolismo , Proteínas Recombinantes de Fusão/metabolismo , Homologia de Sequência de Aminoácidos , Transdução de Sinais , Fatores de Tempo , Xenopus laevis
3.
J Biol Chem ; 278(31): 29174-83, 2003 Aug 01.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-12743112

RESUMO

G protein-activated K+ channels (Kir3 or GIRK) are activated by direct binding of Gbetagamma. The binding sites of Gbetagamma in the ubiquitous GIRK1 (Kir3.1) subunit have not been unequivocally charted, and in the neuronal GIRK2 (Kir3.2) subunit the binding of Gbetagamma has not been studied. We verified and extended the map of Gbetagamma-binding sites in GIRK1 by using two approaches: direct binding of Gbetagamma to fragments of GIRK subunits (pull down), and competition of these fragments with the Galphai1 subunit for binding to Gbetagamma. We also mapped the Gbetagamma-binding sites in GIRK2. In both subunits, the N terminus binds Gbetagamma. In the C terminus, the Gbetagamma-binding sites in the two subunits are not identical; GIRK1, but not GIRK2, has a previously unrecognized Gbetagamma-interacting segments in the first half of the C terminus. The main C-terminal Gbetagamma-binding segment found in both subunits is located approximately between amino acids 320 and 409 (by GIRK1 count). Mutation of C-terminal leucines 262 or 333 in GIRK1, recognized previously as crucial for Gbetagamma regulation of the channel, and of the corresponding leucines 273 and 344 in GIRK2 dramatically altered the properties of K+ currents via GIRK1/GIRK2 channels expressed in Xenopus oocytes but did not appreciably reduce the binding of Gbetagamma to the corresponding fusion proteins, indicating that these residues are mainly important for the regulation of Gbetagamma-induced changes in channel gating rather than Gbetagamma binding.


Assuntos
Subunidades beta da Proteína de Ligação ao GTP , Subunidades gama da Proteína de Ligação ao GTP , Proteínas Heterotriméricas de Ligação ao GTP/metabolismo , Canais de Potássio Corretores do Fluxo de Internalização , Canais de Potássio/química , Canais de Potássio/metabolismo , Subunidades Proteicas/química , Subunidades Proteicas/metabolismo , Sequência de Aminoácidos , Animais , Sítios de Ligação , Membrana Celular/química , Membrana Celular/fisiologia , Condutividade Elétrica , Feminino , Canais de Potássio Corretores do Fluxo de Internalização Acoplados a Proteínas G , Expressão Gênica , Glutationa Transferase/genética , Ativação do Canal Iônico , Camundongos , Dados de Sequência Molecular , Mutagênese , Oócitos/metabolismo , Oócitos/ultraestrutura , Fragmentos de Peptídeos/química , Fragmentos de Peptídeos/metabolismo , Canais de Potássio/genética , Subunidades Proteicas/genética , Ratos , Proteínas Recombinantes de Fusão , Relação Estrutura-Atividade , Transfecção , Xenopus
4.
Neuron ; 33(1): 87-99, 2002 Jan 03.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-11779482

RESUMO

GIRK (Kir3) channels are activated by neurotransmitters coupled to G proteins, via a direct binding of G(beta)(gamma). The role of G(alpha) subunits in GIRK gating is elusive. Here we demonstrate that G(alpha)(i) is not only a donor of G(beta)(gamma) but also regulates GIRK gating. When overexpressed in Xenopus oocytes, GIRK channels show excessive basal activity and poor activation by agonist or G(beta)(gamma). Coexpression of G(alpha)(i3) or G(alpha)(i1) restores the correct gating parameters. G(alpha)(i) acts neither as a pure G(beta)(gamma) scavenger nor as an allosteric cofactor for G(beta)(gamma). It inhibits only the basal activity without interfering with G(beta)(gamma)-induced response. Thus, GIRK is regulated, in distinct ways, by both arms of the G protein. G(alpha)(i) probably acts in its GDP bound form, alone or as a part of G(alpha)(beta)(gamma) heterotrimer.


Assuntos
Subunidades alfa Gi-Go de Proteínas de Ligação ao GTP/metabolismo , Neurotransmissores/metabolismo , Canais de Potássio Corretores do Fluxo de Internalização , Canais de Potássio/metabolismo , Proteínas Proto-Oncogênicas/metabolismo , Transmissão Sináptica/fisiologia , Animais , Sítios de Ligação/efeitos dos fármacos , Sítios de Ligação/fisiologia , Regulação para Baixo/efeitos dos fármacos , Regulação para Baixo/fisiologia , Feminino , Canais de Potássio Corretores do Fluxo de Internalização Acoplados a Proteínas G , Subunidade alfa Gi2 de Proteína de Ligação ao GTP , Subunidades alfa Gi-Go de Proteínas de Ligação ao GTP/genética , Expressão Gênica/fisiologia , Guanosina 5'-O-(3-Tiotrifosfato)/farmacologia , Imuno-Histoquímica , Potenciais da Membrana/efeitos dos fármacos , Potenciais da Membrana/genética , Oligorribonucleotídeos Antissenso/farmacologia , Oócitos , Estrutura Terciária de Proteína/genética , Proteínas Proto-Oncogênicas/genética , RNA Mensageiro/farmacologia , Receptor Muscarínico M2 , Receptores Muscarínicos/genética , Receptores Muscarínicos/metabolismo , Xenopus laevis
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