Rôle du dimère Gbetagamma dans l’organisation des systèmes de signalisation cellulaire

Abstract

Selon le modèle classique, le signal reçu par les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) se propage suite à des interactions transitoires et aléatoires entre les RCPGs, les protéines G et leurs effecteurs. Par les techniques de transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET), de complémentation bimoléculaire de protéines fluorescentes (BiFC) et de co-immunoprécipitation, nous avons observé que les récepteurs, les protéines G et les effecteurs forment un complexe stable, avant et après l’activation des récepteurs. L’interaction entre l’effecteur Kir3 et le dimère Gbetagamma se produit initialement au réticulum endoplasmique et est sensible à un agoniste liposoluble des récepteurs beta2-adrénergiques. Bien que peu de spécificité pour les nombreux isoformes des sous-unités Gbetagamma ait été observée pour l’activation du canal Kir3, les interactions précoces au RE sont plus sensibles aux différentes combinaisons de Gbetagamma présentes. En plus de son rôle dans la régulation des effecteurs, le dimère Gbetagamma peut interagir avec de nombreuses protéines possédant des localisations cellulaires autres que la membrane plasmique. Nous avons identifié une nouvelle classe de protéines interagissant avec la sous-unité Gbeta, autant en système de surexpression que dans des extraits de cerveaux de rats, soit les protéines FosB et cFos, qui forment le complexe de transcription AP-1, suite à leur dimérisation avec les protéines de la famille des Jun. La coexpression du dimère Gbetagamma réduit l’activité transcriptionnelle du complexe AP-1 induit par le phorbol 12-,myristate 13-acetate (PMA), sans toutefois interférer avec la formation du complexe Fos/Jun ou son interaction avec l’ADN. Toutefois, le dimère Gbetagamma colocalise au noyau avec le complexe AP-1 et recrute les protéines histones déacétylases (HDAC) afin d’inhiber l’activité transcriptionnelle du complexe AP-1.

Based on the classical model of G protein activation, signal transduction occurs by transient and random interactions between the receptor, the G protein and the effectors. Bioluminescence resonance energy transfer (BRET), bimolecular fluorescence complementation assay (BiFC) and co-immunoprecipitation experiments revealed that receptor, heterotrimeric G proteins and effectors were found in stable complexes that persisted during signal transduction. Kir3 channel and Gbetagamma dimer interacts first in the endoplasmic reticulum (ER) and this interaction can be modulated by the membrane-permeable beta2-adrenergic agonist cimaterol. Little specificity has been reported for several isoforms of the Gbetagamma dimer in the activation of the Kir3 channel. However, we found that the “precocious” interaction in the ER is sensitive to the presence of different combination of Gbeta and Ggamma subunits. Recently, a number of new proteins, which are not classical effectors at the plasma membrane have been shown to interact with GbetagammaThese include histone deacetylases 4 and 5 (HDAC)[1, 2] and the glucocorticoid receptor. We identified a novel interaction between Gbetagamma subunit and the Fos proteins, which form the transcription factor AP-1 following their dimerization with Jun proteins. Gbetagamma and Fos interactions can be detected in HEK 293 cells overexpressing the two proteins as well as in brains from rats pre-treated with amphetamine. Gbetagamma/Fos interaction favours the nuclear translocation of Gbetagamma dimer and inhibits AP-1 transcriptional activity. Gbetagamma did not block Fos/Jun dimerization or the interaction of AP-1 with DNA but recruited HDACs to the AP-1 complex.