Ανάλυση νέων σηματοδοτικών μονοπατιών των οπιοειδών υποδοχέων που οδηγούν σε αλλαγές της συναπτοσωμικής πλαστικότητας

Abstract

Opioid receptors are prototypical Gi/o-coupled receptors and participate in mechanisms controlling neural growth, differentiation and synaptic plasticity. Previous work from our laboratory has shown that the conserved YXXL motif within the C-terminal tail of the μ-opioid receptor (μ-OR) serves as a docking site for STAT5A binding, with the latter being phosphorylated upon μ-OR stimulation. Given that the δ-opioid receptor (δ-OR) contains the same structural motif within its C-terminal tail (δ-CT), we have shown that STAT5Β interacts also with this tetra-peptide of the δ-CT. Agonist exposure of HEK293 cells, stably expressing the flag-δ-OR, led to a G protein-dependent STAT5Β phosphorylation mediated by c-Src kinase. Additional studies indicated that δ-OR serves as a platform for the formation of a multi-component signaling complex, consisting of STAT5B, c-Src kinase, Gβγ and selective Gαi/o protein subunits. Furthermore, our findings demonstrated that δ-OR activation leads to neuronal cell survival and neurite outgrowth via the aforementioned signaling pathway involving Gαi/o proteins and phosphorylated STAT5B. Collectively, these results suggest that the activation of the STAT5B-Gαi/o signaling pathway plays a major role in δ-OR-induced neuronal cell survival and differentiation.

Οι οπιοειδείς υποδοχείς εμπλέκονται στην ανάπτυξη και διαφοροποίηση των νευρικών κυττάρων. Προηγούμενες μελέτες του εργαστηρίου μας έδειξαν ότι το συντηρημένο YXXL μοτίβο στο καρβοξυτελικό άκρο του μ-οπιοειδούς υποδοχέα (μ-OR) αποτελεί σημείο αγκυροβόλησης για τον μεταγραφικό παράγοντα STAT5A, ο οποίος φωσφορυλιώνεται μετά την ενεργοποίηση του μ-OR. Δεδομένου ότι και ο δ-οπιοειδής υποδοχέας (δ-OR) περιέχει το ίδιο δομικό μοτίβο στο καρβοξυτελικό του άκρο (δ-CT), αποδείξαμε ότι η STAT5Β αγκυροβολεί σε αυτή την περιοχή του δ-CT. Έκθεση των HEK293 κυττάρων, που εκφράζουν τον flag-δ-OR, σε δ-οπιοειδείς αγωνιστές οδηγεί στη Gαi/o-εξαρτώμενη φωσφορυλίωση της STAT5Β μέσω μιας c-Src τυροσινικής κινάσης. Επιπλέον μελέτες έδειξαν ότι ο δ-OR λειτουργεί ως πλατφόρμα για το σχηματισμό ενός πολύ-πρωτεϊνικού συμπλόκου, αποτελούμενου από τη STAT5B, τη c-Src κινάση, τις Gβγ και επιλεκτικές Gαi/o υπομονάδες των G πρωτεϊνών. Επιπρόσθετα, τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι η ενεργοποίηση του δ-OR με το οπιοειδές πεπτίδιο DSLET συμβάλλει στην επιβίωση νευρικών κυττάρων (Neuro-2A και SH-SY5Y) και επιπλέον επάγει τη νευριτική ανάπτυξη αυτών, μέσω ενός μονοπατιού που περιλαμβάνει τις Gαi/o υπομονάδες και τη φωσφορυλιωμένη STAT5Β. Τα δεδομένα αυτά αποδεικνύουν ότι το σηματοδοτικό μονοπάτι του δ-OR που οδηγεί στην ενεργοποίηση της STAT5Β αποτελεί ένα μηχανισμό μέσω του οποίου επιτυγχάνεται η επιβίωση και διαφοροποίηση των νευρικών κυττάρων.