Étude de la pharmacologie de ligands du récepteur EP4 de prostaglandine E2

La prostaglandine E2 est une hormone lipidique produite abondamment dans le corps, incluant dans le rein où elle agit localement pour réguler les fonctions rénales. Un couplage à la protéine Gαs menant à une production d’AMPc a classiquement été attribué au récepteur EP4 de PGE2. La signalisation d’EP4 s’est cependant avérée plus complexe et implique aussi un couplage aux protéines sensibles à la PTX Gαi et des effets reliés aux β-arrestines. Il y a maintenant plusieurs exemples de l’activation sélective de voies de signalisation indépendantes par des ligands des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG), et ce concept désigné sélectivité fonctionnelle pourrait être exploité dans le développement de nouveaux médicaments plus spécifiques et efficaces. Dans une première étude, la puissance et l’activité intrinsèque d’une série de ligands d’EP4 pour l’activation de Gαs, Gαi et de la ß-arrestine ont été systématiquement déterminées relativement au ligand endogène PGE2. Dans ce but, trois essais de transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET) ont été adaptés pour évaluer les différentes voies dans des cellules vivantes. Nos résultats montrent une sélectivité fonctionnelle importante parmi les agonistes évalués et ont une implication pour l’utilisation d’analogues de la PGE2 dans un contexte expérimental et possiblement clinique, puisque leur spectre d’activité diffère de l’agoniste naturel. La méthodologie basée sur le BRET utilisée lors de cette première évaluation systématique d’une série d’agonistes d’EP4 devrait être applicable à l’étude d’autres RCPG. Dans une deuxième étude, des peptides reproduisant des régions juxtamembranaires extracellulaires du récepteur EP4 ont été conçus selon le raisonnement que des peptides ciblant des régions éloignées du site de liaison du ligand naturel ont le potentiel de ne moduler qu’une partie des activités du récepteur. L’insuffisance rénale aiguë est une complication médicale grave caractérisée par un déclin brusque et soutenu de la fonction rénale et pour laquelle il n’y a pas de traitement efficace à l’heure actuelle. Nos résultats montrent que le peptidomimétique dérivé d’EP4 optimisé (THG213.29) améliore significativement les fonctions rénales et les changements histologiques dans une insuffisance rénale aiguë induite par cisplatine ou par occlusion des artères rénales dans des rats Sprague-Dawley. Le THG213.29 ne compétitionnait pas la liaison de la PGE2 à EP4, mais modulait la cinétique de dissociation de la PGE2, suggérant une liaison à un site allostérique d’EP4. Le THG213.29 démontrait une sélectivité fonctionnelle, puisqu’il inhibait partiellement la production d’AMPc induite par EP4 mais n’affectait pas l’activation de Gαi ou le recrutement de la ß-arrestine. Nos résultats indiquent que le THG213.29 représente une nouvelle classe d’agent diurétique possédant les propriétés d’un modulateur allostérique non-compétitif des fonctions du récepteur EP4 pour l’amélioration des fonctions rénales suite à une insuffisance rénale aiguë.

La sélectivité fonctionnelle des ligands du récepteur delta opiacé

Les récepteurs couplés aux protéines GRCPG sont une des plus grandes familles de récepteur membranaire codifié par le génome humain et certainement la plus grande famille de récepteurs. Localisés au niveau des membranes plasmiques, ils sont responsables d’une grande variété de réponses cellulaires. L’activation de ces derniers par des ligands était traditionnellement associée à un changement de conformation de la protéine, passant d’un état inactif à un état actif. Toutefois, certaines observations entraient en contradiction avec cette théorie et laissaient supposer la présence de plusieurs conformations actives du récepteur. Ces différentes conformations pouvaient être actives pour certaines voies de signalisation ou de régulation et inactives pour d’autres. Ce phénomène, initialement appelé agoniste dirigé ou « biased agonism », est maintenant décrit comme étant la sélectivité fonctionnelle des ligands des RCPG. Cette sélectivité des voies de signalisation et de régulation permettrait en théorie de développer des ligands capables de cibler seulement les voies de signalisation et de régulation responsable des effets thérapeutiques sans activer les voies responsables des effets secondaires ou indésirables. Le récepteur delta opiacé (DOR) est un RCPG impliqué dans la gestion de la douleur chronique. L’action analgésique de ses ligands est toutefois soumise à un effet de tolérance produite lors de leur utilisation à long terme. Cet effet secondaire limite l’utilisation thérapeutique de ces médicaments. Cette thèse s’est donc intéressée à la sélectivité fonctionnelle des ligands du DOR afin d’évaluer la possibilité de réduire les effets de tolérance produits par ces molécules. En premier lieu, nous avons déterminé que le DOR peut être stabilisé dans plusieurs conformations actives dépendantes du ligand qui le lie et ces conformations possèdent différents profils d’activation des voies de signalisation et de régulation. En deuxième lieu, nous avons déterminé que les différents ligands du DOR stabilisent des conformations du complexe récepteur/protéine G qui ne concordent pas avec la théorie des récepteurs à deux états, suggérant plutôt la présence d’une multitude de conformations actives. Finalement, nous avons démontré que ces différentes conformations interagissaient de façon distincte avec les protéines de régulation des RCPG; le ligand favorisant le retour du récepteur à la membrane produisant moins de désensibilisation et moins de tolérance aiguë à l’analgésie que le ligand favorisant la séquestration du récepteur à l’intérieur de la cellule. Les résultats de cette thèse démontrent que la sélectivité fonctionnelle des ligands opiacés pourrait être utilisée dans le développement de nouveau analgésique produisant moins de tolérance.

Le rôle et la régulation du pyroglutamylated RF-amide peptide dans le tissu adipeux lors de l’obésité

L’obésité est définie comme un surplus de masse adipeuse. Cette condition représente un problème de santé publique devenu pandémique dans les pays industrialisés. Elle prédispose à des maladies potentiellement mortelles comme le diabète de type 2, les maladies cardiovasculaires et la stéatose hépatique non-alcoolique. L’accumulation du tissu adipeux intra-abdominal, formé d’adipocytes, est corrélée avec la résistance à l’insuline. L’augmentation de la masse adipeuse se fait par l’hyperplasie des préadipocytes, la différenciation des préadipocytes en adipocytes et l’hypertrophie des adipocytes. La différenciation des préadipocytes se fait selon l’adipogenèse qui est régulée par une multitude de facteurs, mais qui est inhibée pas les stimuli inflammatoires qui sont aussi responsables de la résistance à l’insuline et de l’apparition des problèmes de santé liés à l’obésité. Nous avons identifié un nouveau système de régulation autocrine/paracrine de l’adipogenèse dans les cellules du tissu adipeux. Le pyroglutamylated RF-amide peptide (QRFP), qui était connu pour son rôle dans la régulation de l’appétit, est un activateur de l’adipogenèse par l’activation de son récepteur, le G protein-coupled receptor 103 (GPR103). Le QRFP est exprimé dans les macrophages et les adipocytes alors que le GPR103 de sous-type b est exprimé dans les adipocytes seulement. Un traitement des adipocytes avec le QRFP augmente le captage des acides gras, l’accumulation de lipides ainsi que l’expression et l’activité de l’enzyme LPL. Le QRFP augmente aussi l’expression des gènes des transporteurs d’acides gras CD36 et FATP1, de l’enzyme activatrice d’acides gras ACSL1 et des facteurs de transcription PPAR-γ et C/EBP-α, qui sont tous impliqués dans l’adipogenèse. En plus de ses effets sur l’adipogenèse, le QRFP possède aussi un effet inhibiteur sur l’activité lipolytique induite par les catécholamines. Nous avons montré que l’expression du QRFP est diminuée dans le tissu adipeux des souris obèses. Selon nos résultats, cette diminution pourrait être expliquée par une augmentation des endotoxines circulantes chez les obèses, appelée endotoxémie métabolique, qui agirait, entre autres, par l’induction des interférons dans les macrophages. Les voies de signalisation de ces effets ont aussi été identifiées. Nous avons montré un autre exemple de stimulus inflammatoire qui régule les signaux adipogènes à la baisse.

CXCR3 biased signaling, heteromerization and decoy properties

Le récepteur de chimiokine CXCR3 est un récepteur couplé à la protéine G (RCPG) exprimé, entre autre, sur les cellules T activées lors d’une réponse immune. CXCR3 est activé par trois ligands inductibles par l’interféron-γ (CXCL9, 10, 11) et, plus récemment, il a été découvert que CXCL4 liait CXCR3. Nous savons que CXCR3 joue un rôle dans la chimiotaxie des leucocytes, mais peu d’attention a été portée sur la signalisation biaisée induite par ces quatre ligands. Alors que l’homodimérisation entre récepteurs de chimiokine est un concept grandement observé, l’hétéromérisation entre deux récepteurs reste un domaine de recherche active. La signalisation biaisée et l’hétéromérisation ont été testées grâce à la technique de bioluminescene resonance energy transfer (BRET) dans des cellules HEK293E. Nous présentons une caractérisation pharmacologique des quatre ligands de CXCR3 et démontrons l’hétéromérisation de CXCR3 avec CXCR4 et avec CXCR7. Nos résultats suggèrent que les ligands de CXCR3 n’agissent pas de manière redondante.

Rôle du GPR91 dans la réponse à l'hypoxie-ischémie et l'importance de sa localisation intracellulaire

L'adaptation à l'environnement est essentielle à la survie cellulaire et des organismes en général. La capacité d'adaptation aux variations en oxygène repose sur des mécanismes de détection de l'hypoxie et une capacité à répondre en amorçant un programme d'angiogenèse. Bien que la contribution du facteur induit par l'hypoxie (HIF) est bien définie dans l'induction d'une telle réponse, d'autres mécanismes sont susceptibles d'être impliqués. Dans cette optique, les études démontrant l'influence du métabolisme énergétique sur le développement vasculaire sont de plus en plus nombreuses. L'un de ces composés, le succinate, a récemment été démontré comme étant le ligand du GPR91, un récepteur couplé aux protéines G. Parmi les différents rôles attribués à ce récepteur, notre laboratoire s'intéressa aux rôles du GPR91 dans la revascularisation observée suite à des situations d'hypoxie dont ceux affectant la rétine. Il existe cependant d'autres conditions pour lesquelles une revascularisation serait bénéfique notamment suite à un stress hypoxique-ischémique cérébral. Nos travaux ont pour objectifs de mieux comprendre le rôle et le fonctionnement de ce récepteur durant le développement et dans le cadre de pathologies affectant la formation de vaisseaux sanguins. Dans un premier temps, nous avons déterminé le rôle du GPR91 dans la guérison suite à un stress hypoxique-ischémique cérébral chez le nouveau-né. Nous montrons que ce récepteur est exprimé dans le cerveau et en utilisant des souris n'exprimant pas le GPR91, nous démontrons que dans un modèle d'hypoxie-ischémie cérébrale néonatal l'angiogenèse prenant place au cours de la phase de guérison dépend largement du récepteur. L'injection intracérébrale de succinate induit également l'expression de nombreux facteurs proangiogéniques et les résultats suggèrent que le GPR91 contrôle la production de ces facteurs. De plus, l'injection de ce métabolite avant le modèle d'hypoxie-ischémie réduit substantiellement la taille de l'infarctus. In vitro, des essaies de transcription génique démontrent qu'à la fois les neurones et les astrocytes répondent au succinate en induisant l'expression de facteurs bénéfiques à la revascularisation. En considérant le rôle physiologique important du GPR91, une seconde étude a été entreprise afin de comprendre les déterminants moléculaires régissant son activité. Bien que la localisation subcellulaire des RCPG ait traditionnellement été considérée comme étant la membrane plasmique, un nombre de publications indique la présence de ces récepteurs à l'intérieur de la cellule. En effet, tel qu'observé par microscopie confocale, le récepteur colocalise avec plusieurs marqueurs du réticulum endoplasmique, que celui-ci soit exprimé de façon endogène ou transfecté transitoirement. De plus, l’activation des gènes par stimulation avec le succinate est fortement affectée en présence d'inhibiteur du transport d'acides organiques. Nous montrons que le profil de facteurs angiogéniques est influencé selon la localisation ce qui affecte directement l'organisation du réseau tubulaire ex vivo. Finalement, nous avons identifié une région conservée du GPR91 qui agit de signal de rétention. De plus, nous avons découvert l'effet de l'hypoxie sur la localisation. Ces travaux confirment le rôle de régulateur maître de l'angiogenèse du GPR91 lors d'accumulation de succinate en condition hypoxique et démontrent pour la première fois l'existence, et l'importance, d'un récepteur intracellulaire activé par un intermédiaire du métabolisme. Ces données pavent donc la voie à une nouvelle avenue de traitement ciblant GPR91 dans des pathologies hypoxiques ischémiques cérébrales et soulèvent l'importance de tenir compte de la localisation subcellulaire de la cible dans le processus de découverte du médicament.

Signaling mechanisms of GPCR ligands

G protein-coupled receptors constitute one of the major classes of drug targets, so understanding the mechanisms of signaling through these receptors is of great importance. This review covers some of the recent advances in G protein-coupled receptor signaling. A high resolution structure of the beta(2)-adrenergic receptor has been reported, as well as several molecular switches involved in receptor activation. It has also been realised that receptors and G proteins and their subunits may not always separate upon receptor activation. The definition of the ability of these receptors to signal has been expanded considerably with the realisation that some signaling may occur independently of G proteins, that some signaling events may differ in their pharmacological profiles and that formation of heterodimers of these receptors may provide new avenues for both signaling and drug design.

Mechanisms underlying agonist efficacy

Agonist efficacy is a measure of how well an agonist can stimulate a response system linked to a receptor. Efficacy can be assessed in functional assays and various parameters (E-max, K-A/EC50, E-max center dot K-A/EC50) determined. The E-max center dot K-A/EC50 parameter provides a good estimate of efficacy across the full range of efficacy. A convenient assay for the efficacy of agonists for some receptors is provided by the [S-35]GTP[S] (guanosine 5'-[gamma-[S-35]thio]triphosphate)-binding assay. in this assay, the normal GTP-binding event in GPCR (G-protein-coupled receptor) activation is replaced by the binding of the non-hydrolysable analogue [S-35]GTP[S]. This assay may be used to profile ligands for their efficacy, and an example here is the D-2 dopamine receptor where an efficacy scale has been set up using this assay. The mechanisms underlying the assay have been probed. The time course of [S-35]GTP[S] binding follows a pseudo-first-order reaction with [S-35]GTP[S] binding reaching equilibrium after approx. 3 h. The [S-35]GTP[S]-binding event is the rate-deter mining step in the assay. Agonists regulate the maximal level of [S-35]GTP[S] bound, rather than the rate constant for binding. The [S-35]GTP[S]-binding assay therefore determines agonist efficacy on the basis of the amount of [S-35]GTP[S] bound rather than the rate of binding.

Variation in the FFAR1 gene modifies BMI, body composition and plasma lipids but not plasma insulin or Beta-cell function in overweight subjects

Background FFAR1 receptor is a long chain fatty acid G-protein coupled receptor which is expressed widely, but found in high density in the pancreas and central nervous system. It has been suggested that FFAR1 may play a role in insulin sensitivity, lipotoxicity and is associated with type 2 diabetes. Here we investigate the effect of three common SNPs of FFAR1 (rs2301151; rs16970264; rs1573611) on pancreatic function, BMI, body composition and plasma lipids. Methodology/Principal Findings For this enquiry we used the baseline RISCK data, which provides a cohort of overweight subjects at increased cardiometabolic risk with detailed phenotyping. The key findings were SNPs of the FFAR1 gene region were associated with differences in body composition and lipids, and the effects of the 3 SNPs combined were cumulative on BMI, body composition and total cholesterol. The effects on BMI and body fat were predominantly mediated by rs1573611 (1.06 kg/m2 higher (P = 0.009) BMI and 1.53% higher (P = 0.002) body fat per C allele). Differences in plasma lipids were also associated with the BMI-increasing allele of rs2301151 including higher total cholesterol (0.2 mmol/L per G allele, P = 0.01) and with the variant A allele of rs16970264 associated with lower total (0.3 mmol/L, P = 0.02) and LDL (0.2 mmol/L, P<0.05) cholesterol, but also with lower HDL-cholesterol (0.09 mmol/L, P<0.05) although the difference was not apparent when controlling for multiple testing. There were no statistically significant effects of the three SNPs on insulin sensitivity or beta cell function. However accumulated risk allele showed a lower beta cell function on increasing plasma fatty acids with a carbon chain greater than six. Conclusions/Significance Differences in body composition and lipids associated with common SNPs in the FFAR1 gene were apparently not mediated by changes in insulin sensitivity or beta-cell function.

Regulation of platelet biology by platelet endothelial cell adhesion molecule-1.

Platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1), an immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif containing receptor, plays diverse and apparently contradictory roles in regulating the response of platelets to stimuli; inhibiting platelet response to immunoreceptor tyrosine-based activation motif and G protein-coupled receptor signalling following stimulation with collagen, adenosine diphosphate, and thrombin, as well as enhancing integrin outside-in signalling. These dual, and opposing, roles suggest an important and complex role for PECAM-1 in orchestrating platelet response to vascular damage. Indeed, during thrombus formation, the influence of PECAM-1 on the multiple signalling pathways combines leading to a relatively large inhibitory effect on thrombus formation.

Protease-activated receptors: the role of cell-surface proteolysis in signalling

Certain extracellular proteases, derived from the circulation and inflammatory cells, can specifically cleave and trigger protease-activated receptors (PARs), a small, but important, sub-group of the G-protein-coupled receptor super-family. Four PARs have been cloned and they all share the same basic mechanism of activation: proteases cleave at a specific site within the extracellular N-terminus to expose a new N-terminal tethered ligand domain, which binds to and thereby activates the cleaved receptor. Thrombin activates PAR1, PAR3 and PAR4, trypsin activates PAR2 and PAR4, and mast cell tryptase activates PAR2 in this manner. Activated PARs couple to signalling cascades that affect cell shape, secretion, integrin activation, metabolic responses, transcriptional responses and cell motility. PARs are 'single-use' receptors: proteolytic activation is irreversible and the cleaved receptors are degraded in lysosomes. Thus, PARs play important roles in 'emergency situations', such as trauma and inflammation. The availability of selective agonists and antagonists of protease inhibitors and of genetic models has generated evidence to suggests that proteases and their receptors play important roles in coagulation, inflammation, pain, healing and protection. Therefore, selective antagonists or agonists of these receptors may be useful therapeutic agents for the treatment of human diseases.

Molecular targets of cannabidiol in neurological disorders

Cannabis has a long history of anecdotal medicinal use and limited licensed medicinal use. Until recently, alleged clinical effects from anecdotal reports and the use of licensed cannabinoid medicines are most likely mediated by tetrahydrocannabinol by virtue of: 1) this cannabinoid being present in the most significant quantities in these preparations; and b) the proportion:potency relationship between tetrahydrocannabinol and other plant cannabinoids derived from cannabis. However, there has recently been considerable interest in the therapeutic potential for the plant cannabinoid, cannabidiol (CBD), in neurological disorders but the current evidence suggests that CBD does not directly interact with the endocannabinoid system except in vitro at supraphysiological concentrations. Thus, as further evidence for CBD’s beneficial effects in neurological disease emerges, there remains an urgent need to establish the molecular targets through which it exerts its therapeutic effects. Here, we conducted a systematic search of the extant literature for original articles describing the molecular phar- macology of CBD. We critically appraised the results for the validity of the molecular targets proposed. Thereafter, we considered whether the molecular targets of CBD identified hold therapeutic potential in relevant neurological diseases. The molecular targets identified include numerous classical ion channels, receptors, transporters, and enzymes. Some CBD effects at these targets in in vitro assays only manifest at high concentrations, which may be difficult to achieve in vivo, particularly given CBD’s relatively poor bioavailability. Moreover, several targets were asserted through experimental designs that demonstrate only correlation with a given target rather than a causal proof. When the molecular targets of CBD that were physiologically plausible were considered for their potential for exploitation in neurological therapeu- tics, the results were variable. In some cases, the targets identified had little or no established link to the diseases considered. In others, molecular targets of CBD were entirely consistent with those already actively exploited in relevant, clinically used, neurological treatments. Finally, CBD was found to act upon a number of targets that are linked to neurological therapeutics but that its actions were not consistent with modulation of such targets that would derive a therapeutically beneficial outcome. Overall, we find that while >65 discrete molecular targets have been reported in the literature for CBD, a relatively limited number represent plausible targets for the drug’s action in neurological disorders when judged by the criteria we set. We conclude that CBD is very unlikely to exert effects in neurological diseases through modulation of the endocannabinoid system. Moreover, a number of other molecular targets of CBD reported in the literature are unlikely to be of relevance owing to effects only being observed at supraphysiological concentrations. Of interest and after excluding unlikely and implausible targets, the remaining molecular targets of CBD with plausible evidence for involvement in therapeutic effects in neurological disorders (e.g., voltage-dependent anion channel 1, G protein-coupled receptor 55, CaV3.x, etc.) are associated with either the regulation of, or responses to changes in, intracellular calcium levels. While no causal proof yet exists for CBD’s effects at these targets, they represent the most probable for such investigations and should be prioritized in further studies of CBD’s therapeutic mechanism of action.

SLAP/SLAP2 prevent excessive platelet (hem)ITAM signaling in thrombosis and ischemic stroke in mice

Glycoprotein VI and C-type lectin-like receptor 2 are essential platelet activating receptors in hemostasis and thrombo-inflammatory disease, which signal through a (hem)immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM)-dependent pathway. The adapter molecules Src-like adapter proteins (SLAP and SLAP2) are involved in the regulation of immune cell surface expression and signaling, but their function in platelets is unknown. In this study, we show that platelets expressed both SLAP isoforms and that overexpression of either protein in a heterologous cell line almost completely inhibited glycoprotein VI and C-type lectin-like receptor 2 signaling. In mice, single deficiency of SLAP or SLAP2 had only moderate effects on platelet function, whereas double deficiency of both adapters resulted in markedly increased signal transduction, integrin activation, granule release, aggregation, procoagulant activity, and thrombin generation in response to (hem)ITAM-coupled, but not G protein-coupled, receptor activation. In vivo, constitutive SLAP/SLAP2 knockout mice displayed accelerated occlusive arterial thrombus formation and a dramatically worsened outcome after focal cerebral ischemia. This was attributed to the absence of both adapter proteins in platelets, as demonstrated by adoptive transfer of Slap(-/-)/Slap2(-/-) platelets into wild-type mice. Our results establish SLAP and SLAP2 as critical inhibitors of platelet (hem)ITAM signaling in the setting of arterial thrombosis and ischemic stroke.

A global proteomics approach identifies novel phosphorylated signaling proteins in GPVI-activated platelets: involvement of G6f, a novel platelet Grb2-binding membrane adapter.

Collagen-related peptide (CRP) stimulates powerful activation of platelets through the glycoprotein VI (GPVI)-FcR gamma-chain complex. We have combined proteomics and traditional biochemistry approaches to study the proteome of CRP-activated platelets, focusing in detail on tyrosine phosphorylation. In two separate approaches, phosphotyrosine immunoprecipitations followed by 1-D-PAGE, and 2-DE, were used for protein separation. Proteins were identified by MS. By following these approaches, 96 proteins were found to undergo PTM in response to CRP in human platelets, including 11 novel platelet proteins such as Dok-1, SPIN90, osteoclast stimulating factor 1, and beta-Pix. Interestingly, the type I transmembrane protein G6f was found to be specifically phosphorylated on Tyr-281 in response to platelet activation by CRP, providing a docking site for the adapter Grb2. G6f tyrosine phoshporylation was also found to take place in response to collagen, although not in response to the G protein-coupled receptor agonists, thrombin and ADP. Further, we also demonstrate for the first time that Grb2 and its homolog Gads are tyrosine-phosphorylated in CRP-stimulated platelets. This study provides new insights into the mechanism of platelet activation through the GPVI collagen receptor, helping to build the basis for the development of new drug targets for thrombotic disease.

The Central Nervous System as Target for Antihypertensive Actions of a Proline-Rich Peptide from Bothrops jararaca Venom

Pyroglutamyl proline-rich oligopeptides, present in the venom of the pit viper Bothrops jararaca (Bj-PROs), are the first described naturally occurring inhibitors of the angiotensin I-converting enzyme (ACE). The inhibition of ACE by the decapeptide Bj-PRO-10c (gical effects of these venom peptides in mammals resulting in a decrease of blood pressure. Recent studies, however, suggest that ACE inhibition alone is not sufficient for explaining the antihypertensive actions exerted by these peptides. In this study, we show that intracerebroventricular injection of Bj-PRO-10c induced a significant reduction of mean arterial pressure (MAP) together with a decrease of heart rate (HR) in spontaneously hypertensive rats, indicating that Bj-PRO-10c may act on the central nervous system. In agreement with its supposed neuronal action, this peptide dose-dependently evoked elevations of intracellular calcium concentration ([Ca(2+)](i)) in primary culture from postnatal rat brain. The N-terminal sequence of the peptide was not essential for induction of calcium fluxes, while any changes of C-terminal Pro or Ile residues affected Bj-PRO-10c`s activity. Using calcium imaging by confocal microscopy and fluorescence imaging plate reader analysis, we have characterized Bj-PRO-10c-induced [Ca(2+)](i) transients in rat brain cells as being independent from bradykinin-mediated effects and ACE inhibition. Bj-PRO-10c induced pertussis toxin-sensitive G(i/o)-protein activity mediated through a yet unknown receptor, influx and liberation of calcium from intracellular stores, as well as reduction of intracellular cAMP levels. Bj-PRO-10c promoted glutamate and GABA release that may be responsible for its antihypertensive activity and its effect on HR. (C) 2010 International Society for Advancement of Cytometry

Intracellular peptides as natural regulators of cell signaling

Protein degradation by the ubiquitin proteasome system releases large amounts of oligopeptides within cells. To investigate possible functions for these intracellularly generated oligopeptides, we fused them to a cationic transactivator peptide sequence using reversible disulfide bonds, introduced them into cells, and analyzed their effect on G protein-coupled receptor (GPCR) signal transduction. A mixture containing four of these peptides (20-80 mu M) significantly inhibited the increase in the extracellular acidification response triggered by angiotensin II (ang II) in CHO-S cells transfected with the ang II type 1 receptor (AT1R-CHO-S). Subsequently, either alone or in a mixture, these peptides increased luciferase gene transcription in AT1R-CHO-S cells stimulated with ang II and in HEK293 cells treated with isoproterenol. These peptides without transactivator failed to affect GPCR cellular responses. All four functional peptides were shown in vitro to competitively inhibit the degradation of a synthetic substrate by thimet oligopeptidase. Overexpression of thimet oligopeptidase in both CHO-S and HEK293 cells was sufficient to reduce luciferase activation triggered by a specific GPCR agonist. Moreover, using individual peptides as baits in affinity columns, several proteins involved in GPCR signaling were identified, including alpha-adaptin A and dynamin 1. These results suggest that before their complete degradation, intracellular peptides similar to those generated by proteasomes can actively affect cell signaling, probably representing additional bioactive molecules within cells.