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Gβγ 复合物的多样性决定了 GPCR 信号的时空偏向性。

Diversity of the Gβγ complexes defines spatial and temporal bias of GPCR signaling.

机构信息

Department of Neuroscience, The Scripps Research Institute Florida, Jupiter, FL 33458, USA.

Department of Neuroscience, The Scripps Research Institute Florida, Jupiter, FL 33458, USA.

出版信息

Cell Syst. 2021 Apr 21;12(4):324-337.e5. doi: 10.1016/j.cels.2021.02.001. Epub 2021 Mar 4.

Abstract

The signal transduction by G-protein-coupled receptors (GPCRs) is mediated by heterotrimeric G proteins composed from one of the 16 Gα subunits and the inseparable Gβγ complex assembled from a repertoire of 5 Gβ and 12 Gγ subunits. However, the functional role of compositional diversity in Gβγ complexes has been elusive. Using optical biosensors, we examined the function of all Gβγ combinations in living cells and uncovered two major roles of Gβγ diversity. First, we demonstrate that the identity of Gβγ subunits greatly influences the kinetics and efficacy of GPCR responses at the plasma membrane. Second, we show that different Gβγ combinations are selectively dispatched from the plasma membrane to various cellular organelles on a timescale from milliseconds to minutes. We describe the mechanisms regulating these processes and document their implications for GPCR signaling via various Gα subunits, thereby illustrating a role for the compositional diversity of G protein heterotrimers.

摘要

G 蛋白偶联受体(GPCRs)的信号转导是由异三聚体 G 蛋白介导的,该蛋白由 16 种 Gα 亚基中的一种和由 5 种 Gβ 和 12 种 Gγ 亚基组成的不可分割的 Gβγ 复合物组成。然而,Gβγ 复合物组成多样性的功能作用一直难以捉摸。我们使用光学生物传感器在活细胞中研究了所有 Gβγ 组合的功能,并揭示了 Gβγ 多样性的两个主要作用。首先,我们证明 Gβγ 亚基的身份极大地影响了 GPCR 在质膜上的反应动力学和效力。其次,我们表明,不同的 Gβγ 组合会从质膜上选择性地分配到各种细胞细胞器,时间从毫秒到分钟不等。我们描述了调节这些过程的机制,并记录了它们通过各种 Gα 亚基对 GPCR 信号转导的影响,从而说明了 G 蛋白异三聚体组成多样性的作用。

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