Sinalização endógena do sistema Nociceptina/Orfanina FQ - receptor NOP: envolvimento na modulação da depressão experimental induzida por lipopolissacarídeo

During the last decades, it has been established that there is a relationship between major depression and activation of immune system. Nociceptin/orphanin FQ (N/OFQ) is the natural ligand of a Gi-protein coupled receptor named NOP, both compose the peptidergic system wich is involved in the regulation of mood states and inflammatory responses. Considering these actions, the present thesis aimed to investigate the consequences of blocking NOP signaling in lipopolysaccharide (LPS)-induced sickness and depressive-like behaviors in mice. Systemic administration of LPS doses, that do not cause sepsis in mice, induce changes in their behaviors related with activity of pro-inflammatory cytokines tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interleukins 6 (IL-6) and 1β (IL-1 β). At the time points of 2 to 6 h and 24 h after intraperitoneal injection, mice treated with LPS displayed, respectively, sickness and depressive-like behaviors. In the present work the administration of LPS 0.8 mg/kg (ip) significantly induced sickness signs in Swiss and CD-1 mice, such as weight loss, transient reduction in rectal temperature and decrease of food and water intake. Moreover at 24 h after LPS injection these same mice strains displayed significantly increased immobility time on the tail suspension test (TST) when compared with control mice, this alteration was not related with possible locomotion impairments as verified on the open field test. Treatment with Nortriptyline 30 mg/kg (ip, 60 min prior the TST) reduced the immobility time of control and LPS-treated mice and was used as standard antidepressant. The NOP receptor antagonist SB-612111 (10 mg/kg, ip), 30 min prior LPS, did not modify LPS-induced sickness signs and depressive-like behavior. However, when injected 24 h after LPS treatment, SB-612111 (ip, 30 min prior the TST) as well as the peptidergic NOP receptor antagonist UFP-101 (10 nmol/2μL, icv, 5 min prior the TST) significantly reversed the toxin effects. The protocol of LPS-induced depressive-like states was also tested in NOP receptor knockout mice (NOP(-/-)) and their respective wild types (NOP(+/+)). LPS evoked transient rectal temperature reduction in NOP(-/-) mice and loss of body weight, food and water intake reduction in both NOP(+/+) and NOP(-/-) mice. The consumption of water was significantly different due to the genotype. LPS injection induced transient changes in pro-inflammatory cytokines. At 6 h after LPS injection, serum levels of TNF-α were significantly increased in NOP(+/+) and NOP(-/-) mice, as the IL-6 levels were significantly increased just in NOP(+/+) serum. At 24 h after LPS treatment the pro-inflammatory cytokines had returned to the baseline levels in both genotypes. LPS treatment elicited depressive-like effects in NOP(+/+) but not in NOP(-/-) mice. The data obtained during the execution of this doctoral thesis reveal that pharmacological and genetic blockade of NOP signaling does not affect LPS evoked sickness signs while reversing depressive-like behavior. In conclusion, these results highlight the involvement of the peptidergic system N/OFQ - NOP receptor in the modulation of behaviors related to mood and activation of the immune system.

Rôle des récepteurs aux protéines G (GPR55, GPR91 et GPR99) dans la croissance et le guidage axonal au cours du développement du système visuel

Lors de l’attribution du prix Nobel de chimie aux docteurs Robert Leftkowitz et Brian Kobika pour leurs travaux essentiels sur les récepteurs couplés à des protéines G (RCPGs), Sven Lindin, membre du comité Nobel, a affirmé que « jusqu'à la moitié » des médicaments « reposent sur une action ciblant les RCPG ». En raison de leurs rôles importants, leurs mécanismes d'activation et l’action de leurs ligands, les RCPG demeurent les cibles potentielles de la majorité des recherches pour le développement de nouveaux médicaments et de leurs applications cliniques. Dans cette optique, nous avons concentré nos recherches à travers cette thèse pour élucider les rôles, les mécanismes d’action et les effets des ligands de trois RCPG : GPR55; GPR91 et GPR99 au cours du développement des axones des cellules ganglionnaires de la rétine (CGRs). Les résultats de nos études confirment l’expression des récepteurs lors du développement embryonnaire, postnatal et adulte des CGRs ainsi qu’au cours de l’établissement de la voie rétinothalamique. In vitro, la modulation pharmacologique et génétique de l’activité de ces RCPGs réorganise la morphologie du cône de croissance des CGRs, celle des neurones corticaux et elle modifie la croissance axonale globale. De plus, les effets de la stimulation avec des ligands des ces trois RCPGs sur le guidage axonal varient d’aucun effet (GPR91 et GPR99) à la répulsion ou l’attraction (GPR55). La voie de signalisation MAPK-ERK1/2 joue un rôle essentiel dans la médiation des effets des ligands de ces récepteurs avec une implication de la voie de RhoA à hautes concentrations pour l’agoniste endogène de GPR55. In vivo, cette recherche démontre également l’implication de GPR55 dans les processus de sélection des cibles thalamiques et de raffinement au cours du développement du système nerveux visuel.

Rôle des récepteurs aux protéines G (GPR55, GPR91 et GPR99) dans la croissance et le guidage axonal au cours du développement du système visuel.

Lors de l’attribution du prix Nobel de chimie aux docteurs Robert Leftkowitz et Brian Kobika pour leurs travaux essentiels sur les récepteurs couplés à des protéines G (RCPGs), Sven Lindin, membre du comité Nobel, a affirmé que « jusqu'à la moitié » des médicaments « reposent sur une action ciblant les RCPG ». En raison de leurs rôles importants, leurs mécanismes d'activation et l’action de leurs ligands, les RCPG demeurent les cibles potentielles de la majorité des recherches pour le développement de nouveaux médicaments et de leurs applications cliniques. Dans cette optique, nous avons concentré nos recherches à travers cette thèse pour élucider les rôles, les mécanismes d’action et les effets des ligands de trois RCPG : GPR55; GPR91 et GPR99 au cours du développement des axones des cellules ganglionnaires de la rétine (CGRs). Les résultats de nos études confirment l’expression des récepteurs lors du développement embryonnaire, postnatal et adulte des CGRs ainsi qu’au cours de l’établissement de la voie rétinothalamique. In vitro, la modulation pharmacologique et génétique de l’activité de ces RCPGs réorganise la morphologie du cône de croissance des CGRs, celle des neurones corticaux et elle modifie la croissance axonale globale. De plus, les effets de la stimulation avec des ligands des ces trois RCPGs sur le guidage axonal varient d’aucun effet (GPR91 et GPR99) à la répulsion ou l’attraction (GPR55). La voie de signalisation MAPK-ERK1/2 joue un rôle essentiel dans la médiation des effets des ligands de ces récepteurs avec une implication de la voie de RhoA à hautes concentrations pour l’agoniste endogène de GPR55. In vivo, cette recherche démontre également l’implication de GPR55 dans les processus de sélection des cibles thalamiques et de raffinement au cours du développement du système nerveux visuel.

Application of GPCR Structures for Modelling of Free Fatty Acid Receptors

Five G protein-coupled receptors (GPCRs) have been identified to be activated by free fatty acids (FFA). Among them, FFA1 (GPR40) and FFA4 (GPR120) bind long-chain fatty acids, FFA2 (GPR43) and FFA3 (GPR41) bind short-chain fatty acids and GPR84 binds medium-chain fatty acids. Free fatty acid receptors have now emerged as potential targets for the treatment of diabetes, obesity and immune diseases. The recent progress in crystallography of GPCRs has now enabled the elucidation of the structure of FFA1 and provided reliable templates for homology modelling of other FFA receptors. Analysis of the crystal structure and improved homology models, along with mutagenesis data and structure activity, highlighted an unusual arginine charge pairing interaction in FFA1-3 for receptor modulation, distinct structural features for ligand binding to FFA1 and FFA4 and an arginine of the second extracellular loop as a possible anchoring point for FFA at GPR84. Structural data will be helpful for searching novel small molecule modulators at the FFA receptors.

The Role of G Protein In Alcohol Related Behaviours Using Drosophila melanogaster As A Model

Ethanol, classified as a drug, affects the central nervous system, and its consumption has been linked to the development of several behaviours including tolerance and dependence. Alcohol tolerance is defined as the need for higher doses of alcohol to induce the same changes observed in the initial exposure or where repetitive exposures of the same alcohol dose induce a lower response. Ethanol has been shown to interact with numerous targets and ultimately influence both short and long term adaptation at the cellular and molecular level in brain [1]. These adaptation processes are likely to involve signalling molecules: our work has focussed on G proteins gene expression. Using both wild type and several mutant fruit fly (Drosophila melanogaster) as a model for behaviour and molecular studies, we observed significant increases in sedation time (ST50) in response to alcohol (P<0.001) Fig.A. We also observed a consistent and significant decrease of Gq protein mRNA expression in Drosophila dUNC and DopR2 mutants chronically exposed to alcohol (*P<0.05). Fig B. Method: Six male flies were observed in drosophila polystyrene 25 x 95mm transparent vial in between cotton plugs. To the top plug, 500uL of 100% ethanol was added. Time till 50% of the flies were sedated was recorded on each day following the schedule. Fig. C (n=4-6). Using RT-PCR, we also quantified G protein mRNA expression levels one hour post initial 30 minutes of ethanol expression on day 1 and day 3 relative to expression in naïve flies.(n=2) [A] Increase in sedation time indicative of tolerance in different mutant lines and wild type flies. Six male flies were used in each experiment and (n= 4-6. ***P<0.001 unpaired t tests). [B] RT-PCR results showing significant reduction in Gq mRNA in flies chronically exposed to alcohol. (n=2. *P<0.05) [C] Alcohol exposure schedule. (1) Kaun K.R., R. Azanchi, Z. Maung, J. Hirsh, U. Heberlein. (2011). A Drosophila model for alcohol reward. Nature Neuroscience. 14 (5), 612–619.

Les récepteurs GPR91 et GPR99 et leur implication dans le développement du système nerveux visuel

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) démontrent de plus en plus de capacités à activer des mécanismes jusqu’alors associés à des facteurs de transcription ou des molécules d’adhésion. En effet, de nouvelles preuves rapportent qu’ils pourraient également participer au guidage axonal qui est le mécanisme permettant aux axones de cellules nerveuses de rejoindre leur cible anatomique. Le guidage axonal se fait par l’interaction entre les molécules de guidage et une structure particulière présente à l’extrémité de l’axone, le cône de croissance. Par exemple, les RCPGs participent au guidage des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR), dont les axones s’étendent de la rétine jusqu’au noyaux cérébraux associés à la vision. Cet effet est observé avec des RCPGs tels que les récepteurs aux cannabinoïdes (CB1 et CB2) et celui du lysophosphatidylinositol, le GPR55. Les RCPGs GPR91 et GPRG99, respectivement récepteurs au succinate et à l’α-cétoglutarate, se trouvent à la surface de ces CGRs, ce qui en font des candidats potentiels pouvant participer au guidage axonal. Dans ce mémoire, l’effet des ligands de ces récepteurs sur la croissance et la navigation des axones des CGRs fut analysé. L’impact produit par ces récepteurs ainsi que leurs ligands sur la morphologie des cônes de croissance fut déterminé en mesurant leur taille et le nombre de filopodes présents sur ces cônes. Pour évaluer le rôle du succinate et de l’a-cétoglutarate sur la croissance globale des axones de CGRs, la longueur totale des projections axonales d’explants rétiniens a été mesurée. L’effet de ces ligands des récepteurs GPR91 et GPR99 sur le guidage axonal a également été évalué en temps réel à l’aide d’un gradient créé par un micro injecteur placé à 45° et à 100µm du cône de croissance. La distribution in vivo des récepteurs GPR91 et GPR99 sur la rétine a été étudié à l’aide d’expériences d’immunohistochimie. Les résultats obtenus indiquent que l’ajout de 100µM de succinate produit une augmentation de la taille des cônes de croissance et du nombre de filopodes présents à leur surface. Il augmente également la croissance des axones. Ce type de réponse fut également observé lorsque les cellules furent soumises à 200µM d’α-cétoglutarate. Fait à noter, les deux récepteurs n’ont pas d’impact sur le guidage axonal. Ces résultats indiquent donc que les agonistes des récepteurs GPR91 et GPR99 augmentent la croissance des cellules ganglionnaires lorsqu’ils sont présents lors du développement. Par contre, ils n’ont pas d’influence sur la direction prise par les cônes de croissance. Ces nouvelles données sont un pas de plus dans la compréhension des mécanismes qui gèrent et participent au développement et la croissance des CGRs, ce qui pourrait donner de nouvelles cibles thérapeutique pouvant mener à la régénération de nerfs optiques endommagés.

Les récepteurs GPR91 et GPR99 et leur implication dans le développement du système nerveux visuel

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) démontrent de plus en plus de capacités à activer des mécanismes jusqu’alors associés à des facteurs de transcription ou des molécules d’adhésion. En effet, de nouvelles preuves rapportent qu’ils pourraient également participer au guidage axonal qui est le mécanisme permettant aux axones de cellules nerveuses de rejoindre leur cible anatomique. Le guidage axonal se fait par l’interaction entre les molécules de guidage et une structure particulière présente à l’extrémité de l’axone, le cône de croissance. Par exemple, les RCPGs participent au guidage des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR), dont les axones s’étendent de la rétine jusqu’au noyaux cérébraux associés à la vision. Cet effet est observé avec des RCPGs tels que les récepteurs aux cannabinoïdes (CB1 et CB2) et celui du lysophosphatidylinositol, le GPR55. Les RCPGs GPR91 et GPRG99, respectivement récepteurs au succinate et à l’α-cétoglutarate, se trouvent à la surface de ces CGRs, ce qui en font des candidats potentiels pouvant participer au guidage axonal. Dans ce mémoire, l’effet des ligands de ces récepteurs sur la croissance et la navigation des axones des CGRs fut analysé. L’impact produit par ces récepteurs ainsi que leurs ligands sur la morphologie des cônes de croissance fut déterminé en mesurant leur taille et le nombre de filopodes présents sur ces cônes. Pour évaluer le rôle du succinate et de l’a-cétoglutarate sur la croissance globale des axones de CGRs, la longueur totale des projections axonales d’explants rétiniens a été mesurée. L’effet de ces ligands des récepteurs GPR91 et GPR99 sur le guidage axonal a également été évalué en temps réel à l’aide d’un gradient créé par un micro injecteur placé à 45° et à 100µm du cône de croissance. La distribution in vivo des récepteurs GPR91 et GPR99 sur la rétine a été étudié à l’aide d’expériences d’immunohistochimie. Les résultats obtenus indiquent que l’ajout de 100µM de succinate produit une augmentation de la taille des cônes de croissance et du nombre de filopodes présents à leur surface. Il augmente également la croissance des axones. Ce type de réponse fut également observé lorsque les cellules furent soumises à 200µM d’α-cétoglutarate. Fait à noter, les deux récepteurs n’ont pas d’impact sur le guidage axonal. Ces résultats indiquent donc que les agonistes des récepteurs GPR91 et GPR99 augmentent la croissance des cellules ganglionnaires lorsqu’ils sont présents lors du développement. Par contre, ils n’ont pas d’influence sur la direction prise par les cônes de croissance. Ces nouvelles données sont un pas de plus dans la compréhension des mécanismes qui gèrent et participent au développement et la croissance des CGRs, ce qui pourrait donner de nouvelles cibles thérapeutique pouvant mener à la régénération de nerfs optiques endommagés.

Contribution of transmembrane domain V amino acids to β1l-adrenoceptor activity and affinity

There are two binding sites on the β1-adrenoceptor (AR), β1H and β1L corresponding to high and low affinity binding sites respectively, which can be activated to cause cardiostimulation (reviewed Kaumann and Molenaar, 2008). Some β-blockers that block β1AR and β2ARs can activate β1LARs at higher concentrations than those required to cause blockade. The β2AR does not form a corresponding low affinity binding site (Baker et al 2002) and therefore we postulated that heterologous amino acids are responsible for the formation of β1LAR. Our aim was to investigate whether heterologous amino acids of transmembrane domain V (TMDV) of β1AR and β2ARs contribute to β1LAR. β1ARs, β2ARs and mutant β1ARs containing all (β1(β2TMDV)AR) or single amino acids of TMDV of the β2AR were prepared and stably expressed in Chinese Hamster Ovary cells. Concentration-effect curves for cyclicAMP accumulation were carried out for (-)-CGP12177 or (-)-isoprenaline in the absence or presence of (-)-bupranolol. _______________________________________________________________________ (-)-CGP 12177 (-)-Bupranolol affinity (pKB) pEC50 vs (-)-CGP 12177 vs (-)-isoprenaline _______________________________________________________________________ β1AR 8.00 ± 0.11 (11) 7.23 ± 0.23 (5) 9.52 ± 0.28 (5) β2AR (high density) 9.24 ± 0.14 (5) 9.82 ± 0.52 (8) xPaulxxxxxxx β2AR (low density) no effect β1(β2TMV)AR 8.86 ± 0.10 (15) 8.06 ± 0.17 (8) 9.08 ± 0.22 (6) β1(V230I)AR 9.07 ± 0.07 (10) 7.64 ± 0.12 (8) 9.36 ± 0.28 (9) β1(R222Q)AR 8.09 ± 0.29 (6) 7.33 ± 0.23 (5) 9.36 ± 0.08 (6) β1(V230A)AR 7.59 ± 0.09 (6) 7.32 ± 0.24 (4) 8.62 ± 0.18 (5) _______________________________________________________________________ The potency of (-)-CGP12177 was higher at β2AR than at β1AR consistent with activation through a low affinity site at the β1AR (β1LAR) but not β2AR. The presence of V230 in β1AR accounted for the lower potency of (-)-CGP 12177. The affinity of (-)-bupranolol at β1AR and mutants was higher when determined with (-)-isoprenaline than with (-)-CGP 12177. The affinity of (-)-bupranolol determined against (-)-CGP 12177 was lower at β1AR compared to β2AR. The presence of V230 in β1AR accounted in part for the lower affinity. In conclusion V230 of the β1AR contributes in part to the low affinity binding site of β1AR. Baker JG, Hall IP, Hill SJ (2002). Pharmacological characterization of CGP12177 at the human β2-adrenoceptor. Br J Pharmacol 137, 400−408 Kaumann AJ, Molenaar P (2008) The low-affinity site of the β1-adrenoceptor and its relevance to cardiovascular pharmacology. Pharmacol Ther 118, 303-336

Morphine induces Beclin 1-and ATG5-dependent autophagy in human neuroblastoma SH-SY5Y cells and in the rat hippocampus

Chronic exposure to morphine can induce drug addiction and neural injury, but the exact mechanism is not fully understood. Here we show that morphine induces autophagy in neuroblastoma SH-SY5Y cells and in the rat hippocampus. Pharmacological approach shows that this effect appears to be mediated by PTX-sensitive G protein-coupled receptors signaling cascade. Morphine increases Beclin 1 expression and reduces the interaction between Beclin 1 and Bcl-2, thus releasing Beclin 1 for its pro-autophagic activity. Bcl-2 overexpression inhibits morphine-induced autophagy, whereas knockdown of Beclin 1 or knockout of ATG5 prevents morphine-induced autophagy. In addition, chronic treatment with morphine induces cell death, which is increased by autophagy inhibition through Beclin 1 RNAi. Our data are the first to reveal that Beclin 1 and ATG5 play key roles in morphine-induced autophagy, which may contribute to morphine-induced neuronal injury.

beta-Arrestin1 mediates nicotinic acid-induced flushing, but not its antilipolytic effect, in mice.

Nicotinic acid is one of the most effective agents for both lowering triglycerides and raising HDL. However, the side effect of cutaneous flushing severely limits patient compliance. As nicotinic acid stimulates the GPCR GPR109A and Gi/Go proteins, here we dissected the roles of G proteins and the adaptor proteins, beta-arrestins, in nicotinic acid-induced signaling and physiological responses. In a human cell line-based signaling assay, nicotinic acid stimulation led to pertussis toxin-sensitive lowering of cAMP, recruitment of beta-arrestins to the cell membrane, an activating conformational change in beta-arrestin, and beta-arrestin-dependent signaling to ERK MAPK. In addition, we found that nicotinic acid promoted the binding of beta-arrestin1 to activated cytosolic phospholipase A2 as well as beta-arrestin1-dependent activation of cytosolic phospholipase A2 and release of arachidonate, the precursor of prostaglandin D2 and the vasodilator responsible for the flushing response. Moreover, beta-arrestin1-null mice displayed reduced cutaneous flushing in response to nicotinic acid, although the improvement in serum free fatty acid levels was similar to that observed in wild-type mice. These data suggest that the adverse side effect of cutaneous flushing is mediated by beta-arrestin1, but lowering of serum free fatty acid levels is not. Furthermore, G protein-biased ligands that activate GPR109A in a beta-arrestin-independent fashion may represent an improved therapeutic option for the treatment of dyslipidemia.

Monocyte-dependent oncostatin M and TNFa synergize to stimulate unopposed matrix metalloproteinase-1/3 secretion from human lung fibroblasts in tuberculosis

Leukocyte-derived matrix metalloproteinases (MMP) are implicated in the tissue destruction characteristic of tuberculosis (TB). The contribution of lung stromal cells to MMP activity in TB is unknown. Oncostatin M (OSM) is an important stimulus to extrapulmonary stromal MMP induction, but its role in regulation of pulmonary MMP secretion or pathophysiology of TB is unknown. We investigated OSM secretion from Mycobacterium tuberculosis (Mtb)-infected human monocytes/macrophages and the networking effects of such OSM on lung fibroblast MMP secretion. Mtb increased monocyte OSM secretion dose dependently in vitro. In vivo tuberculous granulomas immunostained positively for OSM. Further, conditioned media from Mtb-infected monocytes (CoMTb) induced monocyte OSM secretion (670 ± 55 versus 166 ± 14 pg/mL in controls), implicating an autocrine loop. Mtb-induced OSM secretion was prostaglandin (PG) sensitive, and required activation of surface G-protein coupled receptors. OSM induction was ERK MAP kinase dependent, p38-requiring but JNK-independent. OSM synergized with TNF-, a key cytokine in TB granuloma formation, to stimulate pulmonary fibroblast MMP-1/-3 secretion, while suppressing secretion of tissue inhibitors of metalloproteinases-1/-2. In summary, Mtb infection of monocytes results in PG-dependent OSM secretion, which synergizes with TNF- to drive functionally unopposed fibroblast MMP-1/-3 secretion, demonstrating a previously unrecognized role for OSM in TB.

PAR-2 Regulates Dental Pulp Inflammation Associated with Caries

Protease-activated receptors (PARs) are G-protein-coupled receptors that are activated enzymatically by proteolysis of an N-terminal domain. The cleavage and activation of PARs by serine proteases represent a novel mechanism by which such enzymes could influence the host inflammatory response. The aim of this study was to determine whether PAR-2 expression and activation were increased in dental caries. Using immunohistochemistry, we showed PAR-2 to be localized to pulp cells subjacent to caries lesions, but minimally expressed by healthy pulp tissue. Trypsin and the PAR-2 agonist (PAR2-AP) activated PAR-2 in an in vitro functional assay. Endogenous molecules present in pulp cell lysates from carious teeth specifically activated PAR-2, but those from healthy teeth failed to do so. The activation of PAR-2 in vitro was shown to increase the expression of the pro-inflammatory mediator cyclo-oxygenase-2 (COX-2), providing a mechanism whereby PAR-2 could modulate pulpal inflammation.

Thrombin-induced conversion of fibrinogen to fibrin results in rapid platelet trapping which is not dependent on platelet activation or GPIb

1 Activation of human platelets by thrombin is mediated by the proteolytic cleavage of two G-protein coupled protease-activated receptors, PAR-1 and PAR-4. However, thrombin also binds specifically to the platelet surface glycoprotein GPIb. It has been claimed that thrombin can induce aggregation of platelets via a novel GPIb-mediated pathway, which is independent of PAR activation and fibrinogen binding to alpha(IIb)beta(3) integrin, but dependent upon polymerizing fibrin and the generation of intracellular signals.

Extracellular ionic locks determine variation in constitutive activity and ligand potency between species orthologs of the free fatty acid receptors FFA2 and FFA3

Free fatty acid receptors 2 and 3 (FFA2 and FFA3) are G protein-coupled receptors for short chain free fatty acids (SCFAs). They respond to the same set of endogenous ligands but with distinct rank-order of potency, such that acetate (C2) has been described as FFA2 selective while propionate (C3) is non-selective. Although C2 was confirmed to be selective for human FFA2 over FFA3, this ligand was not selective between the mouse orthologs. Moreover, although C3 was indeed not selective between the human orthologs it displayed clear selectivity for mouse FFA3 over mouse FFA2. This altered selectivity to C2 and C3 resulted from broad differences in SCFAs potency at the mouse orthologs. In studies to define the molecular basis for these observations marked variation in ligand-independent, constitutive activity was identified. The orthologs with higher potency for the SCFAs, human FFA2 and mouse FFA3, displayed high constitutive activity while the orthologs with lower potency for the agonist ligands, mouse FFA2 and human FFA3, did not. Sequence alignments of the 2nd extracellular loop identified single negatively charged residues in FFA2 and FFA3 not conserved between species and predicted to form ionic lock interactions with arginine residues within the FFA2 or FFA3 agonist binding pocket to regulate constitutive activity and SCFA potency. Reciprocal mutation of these residues between species orthologs resulted in the induction (or repression) of constitutive activity, and in most cases also yielded corresponding changes in SCFA potency.