Activation of Transient Receptor Potential Canonical 3 (TRPC3)-mediated Ca2+ Entry by A1 Adenosine Receptor in Cardiomyocytes Disturbs Atrioventricular Conduction.

Although the activation of the A(1)-subtype of the adenosine receptors (A(1)AR) is arrhythmogenic in the developing heart, little is known about the underlying downstream mechanisms. The aim of this study was to determine to what extent the transient receptor potential canonical (TRPC) channel 3, functioning as receptor-operated channel (ROC), contributes to the A(1)AR-induced conduction disturbances. Using embryonic atrial and ventricular myocytes obtained from 4-day-old chick embryos, we found that the specific activation of A(1)AR by CCPA induced sarcolemmal Ca(2+) entry. However, A(1)AR stimulation did not induce Ca(2+) release from the sarcoplasmic reticulum. Specific blockade of TRPC3 activity by Pyr3, by a dominant negative of TRPC3 construct, or inhibition of phospholipase Cs and PKCs strongly inhibited the A(1)AR-enhanced Ca(2+) entry. Ca(2+) entry through TRPC3 was activated by the 1,2-diacylglycerol (DAG) analog OAG via PKC-independent and -dependent mechanisms in atrial and ventricular myocytes, respectively. In parallel, inhibition of the atypical PKCζ by myristoylated PKCζ pseudosubstrate inhibitor significantly decreased the A(1)AR-enhanced Ca(2+) entry in both types of myocytes. Additionally, electrocardiography showed that inhibition of TRPC3 channel suppressed transient A(1)AR-induced conduction disturbances in the embryonic heart. Our data showing that A(1)AR activation subtly mediates a proarrhythmic Ca(2+) entry through TRPC3-encoded ROC by stimulating the phospholipase C/DAG/PKC cascade provide evidence for a novel pathway whereby Ca(2+) entry and cardiac function are altered. Thus, the A(1)AR-TRPC3 axis may represent a potential therapeutic target.

TR(i)P, TR(i)P, hooray : new functions for TRPC2 and TRPC3

Kalciumjonen påverkar många aspekter av cellbiologi, från fertiliseringen av äggcellen till tillväxt och differentiering av alla typer av celler. Störningar i hur kalciumjonerna transporteras in och friges i cellerna kan ha stor betydelse för hur sjukdomar framskrider. På grund av detta är det viktigt att studera hur kalciumtransportörer såsom kalciumkanaler fungerar och hur de påverkar cellernas funktioner. I avhandlingen har klassiska transient receptorpotential (TRPC) katjonkanaler studerats. Dessa kanaler är permeabla för kalcium och aktiveras nedströms av G-proteinkopplade receptorer. Resultaten som presenteras i avhandlingen visar på nya funktioner för TRPC2- och TRPC3-kanalerna. Utöver TRPC3-kanalens roll i plasmamembranen, där den medverkar i receptorreglerat kalciuminflöde, tyder våra resultat på att TRPC3 har en potentiell intracellulär roll. Vid överuttryck av kanalen lokaliserade kanalen till endoplasmatiska nätverket där kanalen friger intracellulärt kalcium. TRPC2 har en viktig funktion i möss där kanalen reglerar hur djuret reagerar på feromoner. Våra resultat tyder på att TRPC2 är involverad i autokrin sfingosin-1-fosfat (S1P)-signalering. S1P som produceras i cellerna transporterades ut från cellerna varpå det aktiverade S1P2-receptorer på plasmamembranen. Diacylglycerol som bildas som en följd av aktivering av S1P2-receptorn aktiverade i sin tur inflöde av extracellulärt kalcium. Våra resultat indikerar att TRPC2 är kanalen som förmedlar detta kalciuminflöde. I sköldkörtelceller studerades nedströms effekter för TRPC2. Kanalen reglerade negativt cAMP-produktionen i cellerna vilket hämmar extracellulärt signalreglerat kinas 1/2 (ERK1/2). När uttrycket för TRPC2 minskades i cellerna, ökades produktionen av cAMP och fosforyleringen av ERK1/2, vilket resulterade i ökat uttryck för receptorn för sköldkörtelstimulerande hormon. Slutligen, presenterar vi resultat som tyder på att TRPC2 är viktigt för sekretion av prekursorn till sköldkörtelhormon.

Differential regulation of TRP channels in a rat model of neuropathic pain

Neuropathic pain is a chronic disease resulting from dysfunction of the nervous system often due to peripheral nerve injury. Hypersensitivity to sensory Stimuli (mechanical, thermal or chemical) is a common source of pain in patients and ion channels involved in detecting these Stimuli are possible candidates for inducing and/or maintaining the pain. Transient receptor potential (TRP) channels expressed on nociceptors respond to different sensory stimuli and a few of them have been studied previously in the models of neuropathic pain. Using real-time PCR for quantification of all known TRP channels we identified several TRP channels, which have not been associated with nociception OF neuropathic pain before, to be expressed in the DRG and to be differentially regulated after spared nerve injury (SNI). Of all TRP channel members, TRPML3 showed the most dramatic change in animals exhibiting neuropathic pain behaviour compared to control animals. fit situ hybridisation showed a widespread increase of expression ill neurons of small, medium and large cell sizes, indicating expression ill multiple subtypes. Co-localisation of TRPML3 with CGRP, NF200 and IB4 staining confirmed a broad Subtype distribution. Expression studies during development showed that TRPML3 is all embryonic channel that is induced upon nerve injury in three different nerve injury models investigated. Thus. the current results link for the first time a re-expression of TRPML3 with the development of neuropathic pain conditions. In addition, decreased mRNA levels after SNI were seen for TRPM6, TRPM8, TRPV1, TRPA1, TRPC3, TRPC4 and TRPC5. (C) 2009 International Association for the Study of Pain. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

A key role of TRPC channels in the regulation of electromechanical activity of the developing heart.

Aims It is well established that dysfunction of voltage-dependent ion channels results in arrhythmias and conduction disturbances in the foetal and adult heart. However, the involvement of voltage-insensitive cationic TRPC (transient receptor potential canonical) channels remains unclear. We assessed the hypothesis that TRPC channels play a crucial role in the spontaneous activity of the developing heart.Methods and results TRPC isoforms were investigated in isolated hearts obtained from 4-day-old chick embryos. Using RT-PCR, western blotting and co-immunoprecipitation, we report for the first time that TRPC1, 3, 4, 5, 6, and 7 isoforms are expressed at the mRNA and protein levels and that they can form a macromolecular complex with the alpha 1C subunit of the L-type voltage-gated calcium channel (Cav1.2) in atria and ventricle. Using ex vivo electrocardiograms, electrograms of isolated atria and ventricle and ventricular mechanograms, we found that inhibition of TRPC channels by SKF-96365 leads to negative chrono-, dromo-, and inotropic effects, prolongs the QT interval, and provokes first-and second-degree atrioventricular blocks. Pyr3, a specific antagonist of TRPC3, affected essentially atrioventricular conduction. On the other hand, specific blockade of the L-type calcium channel with nifedipine rapidly stopped ventricular contractile activity without affecting rhythmic electrical activity.Conclusions These results give new insights into the key role that TRPC channels, via interaction with the Cav1.2 channel, play in regulation of cardiac pacemaking, conduction, ventricular activity, and contractility during cardiogenesis.

Store-operated Ca2+ Entry Mediated by Orai1 and TRPC1 Participates to Insulin Secretion in Rat β-Cells.

Store-operated Ca(2+) channels (SOCs) are voltage-independent Ca(2+) channels activated upon depletion of the endoplasmic reticulum Ca(2+) stores. Early studies suggest the contribution of such channels to Ca(2+) homeostasis in insulin-secreting pancreatic β-cells. However, their composition and contribution to glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) remains unclear. In this study, endoplasmic reticulum Ca(2+) depletion triggered by acetylcholine (ACh) or thapsigargin stimulated the formation of a ternary complex composed of Orai1, TRPC1, and STIM1, the key proteins involved in the formation of SOCs. Ca(2+) imaging further revealed that Orai1 and TRPC1 are required to form functional SOCs and that these channels are activated by STIM1 in response to thapsigargin or ACh. Pharmacological SOCs inhibition or dominant negative blockade of Orai1 or TRPC1 using the specific pore mutants Orai1-E106D and TRPC1-F562A impaired GSIS in rat β-cells and fully blocked the potentiating effect of ACh on secretion. In contrast, pharmacological or dominant negative blockade of TRPC3 had no effect on extracellular Ca(2+) entry and GSIS. Finally, we observed that prolonged exposure to supraphysiological glucose concentration impaired SOCs function without altering the expression levels of STIM1, Orai1, and TRPC1. We conclude that Orai1 and TRPC1, which form SOCs regulated by STIM1, play a key role in the effect of ACh on GSIS, a process that may be impaired in type 2 diabetes.

The Role of MicroRNA Regulation of Cardiac Ion Channel in Arrhythmia

La fibrillation auriculaire (FA) est le trouble du rythme le plus fréquemment observé en pratique clinique. Elle constitue un risque important de morbi-mortalité. Le traitement de la FA reste un défi majeur en lien avec les nombreux effets secondaires associés aux approches thérapeutiques actuelles. Dans ce contexte, une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents à la FA est essentielle pour le développement de nouvelles thérapies offrant un meilleur rapport bénéfice/risque pour les patients. La FA est caractérisée par i) un remodelage électrique délétère associé le plus souvent ii) à un remodelage structurel du myocarde favorisant la récurrence et le maintien de l’arythmie. La diminution de la période réfractaire effective au sein du tissu auriculaire est un élément clef du remodelage électrique. Le remodelage structurel, quant à lui, se manifeste principalement par une fibrose tissulaire qui altère la propagation de l’influx électrique dans les oreillettes. Les mécanismes moléculaires impliqués dans la mise en place de ces deux substrats restent mal connus. Récemment, le rôle des microARNs (miARNs) a été pointé du doigt dans de nombreuses pathologies notamment cardiaques. Dans ce contexte les objectifs principaux de ce travail ont été i) d'acquérir une compréhension approfondie du rôle des miARNs dans la régulation de l’expression des canaux ioniques et ii) de mieux comprendre le rôle de ces molécules dans l’installation d’un substrat favorable a la FA. Nous avons, dans un premier temps, effectué une analyse bio-informatique combinée à des approches expérimentales spécifiques afin d’identifier clairement les miARNs démontrant un fort potentiel de régulation des gènes codant pour l’expression des canaux ioniques cardiaques humains. Nous avons identifié un nombre limité de miARNs cardiaques qui possédaient ces propriétés. Sur la base de ces résultats, nous avons démontré que l’altération de l'expression des canaux ioniques, observée dans diverse maladies cardiaques (par exemple, les cardiomyopathies, l’ischémie myocardique, et la fibrillation auriculaire), peut être soumise à ces miARNs suggérant leur implication dans l’arythmogénèse. La régulation du courant potassique IK1 est un facteur déterminant du remodelage électrique auriculaire associée à la FA. Les mécanismes moléculaires sous-jacents sont peu connus. Nous avons émis l’hypothèse que l'altération de l’expression des miARNs soit corrélée à l’augmentation de l’expression d’IK1 dans la FA. Nous avons constaté que l’expression de miR-26 est réduite dans la FA et qu’elle régule IK1 en modulant l’expression de sa sous-unité Kir2.1. Nous avons démontré que miR-26 est sous la répression transcriptionnelle du facteur nucléaire des lymphocytes T activés (NFAT) et que l’activité accrue de NFATc3/c4, aboutit à une expression réduite de miR-26. En conséquence IK1 augmente lors de la FA. Nous avons enfin démontré que l’interférence in vivo de miR-26 influence la susceptibilité à la FA en régulant IK1, confirmant le rôle prépondérant de miR-26 dans le remodelage auriculaire électrique. La fibrose auriculaire est un constituant majeur du remodelage structurel associé à la FA, impliquant l'activation des fibroblastes et l’influx cellulaire du Ca2 +. Nous avons cherché à déterminer i) si le canal perméable au Ca2+, TRPC3, jouait un rôle dans la fibrose auriculaire en favorisant l'activation des fibroblastes et ii) étudié le rôle potentiel des miARNs dans ce contexte. Nous avons démontré que les canaux TRPC3 favorisent l’influx du Ca2 +, activant la signalisation Ca2 +-dépendante ERK et en conséquence activent la prolifération des fibroblastes. Nous avons également démontré que l’expression du TRPC3 est augmentée dans la FA et que le blocage in vivo de TRPC3 empêche le développement de substrats reliés à la FA. Nous avons par ailleurs validé que miR-26 régule les canaux TRPC3 en diminuant leur expression dans les fibroblastes. Enfin, nous avons montré que l'expression réduite du miR-26 est également due à l’activité augmentée de NFATc3/c4 dans les fibroblastes, expliquant ainsi l’augmentation de TRPC3 lors de la FA, confirmant la contribution de miR-26 dans le processus de remodelage structurel lié à la FA. En conclusion, nos résultats mettent en évidence l'importance des miARNs dans la régulation des canaux ioniques cardiaques. Notamment, miR-26 joue un rôle important dans le remodelage électrique et structurel associé à la FA et ce, en régulant IK1 et l’expression du canal TRPC3. Notre étude démasque ainsi un mécanisme moléculaire de contrôle de la FA innovateur associant des miARNs. miR-26 en particulier représente apres ces travaux une nouvelle cible thérapeutique prometteuse pour traiter la FA.

Specific association of the gene product of PKD2 with the TRPC1 channel

The function(s) of the genes (PKD1 and PKD2) responsible for the majority of cases of autosomal dominant polycystic kidney disease is unknown. While PKD1 encodes a large integral membrane protein containing several structural motifs found in known proteins involved in cell–cell or cell–matrix interactions, PKD2 has homology to PKD1 and the major subunit of the voltage-activated Ca2+ channels. We now describe sequence homology between PKD2 and various members of the mammalian transient receptor potential channel (TRPC) proteins, thought to be activated by G protein-coupled receptor activation and/or depletion of internal Ca2+ stores. We show that PKD2 can directly associate with TRPC1 but not TRPC3 in transfected cells and in vitro. This association is mediated by two distinct domains in PKD2. One domain involves a minimal region of 73 amino acids in the C-terminal cytoplasmic tail of PKD2 shown previously to constitute an interacting domain with PKD1. However, distinct residues within this region mediate specific interactions with TRPC1 or PKD1. The C-terminal domain is sufficient but not necessary for the PKD2–TRPC1 association. A more N-terminal domain located within transmembrane segments S2 and S5, including a putative pore helical region between S5 and S6, is also responsible for the association. Given the ability of the TRPC to form functional homo- and heteromultimeric complexes, these data provide evidence that PKD2 may be functionally related to TRPC proteins and suggest a possible role of PKD2 in modulating Ca2+ entry in response to G protein-coupled receptor activation and/or store depletion.