Μηχανισμοί ρύθμισης της αναλγητικής δράσης των οπιοειδών από την RGS9-2

Abstract

Regulators of G protein signaling (RGS) proteins, modulate G protein coupled receptor responsiveness through their GTPase activity. RGS exert signaling termination by binding to activated Gα subunit of G proteins via their RGS domain. We are particularly interested in RGS9-2 a multifunctional protein and a member of RGS family which is highly concentrated in striatum but also localized in regions that mediate addiction and analgesia. We have previously shown that RGS9-/- (KO) mice show enhanced morphine analgesia and delayed development of tolerance (Zachariou et al., 2003). In our effort to comprehend the mechanism via which RGS9-2 modulates opioid actions we investigated the role of RGS9-2 in mu opioid receptor functional responses. According to our data, in PC12 and MEF cells RGS9-2 delays morphine or DAMGO-mediated MOR endocytosis. To exert this action, RGS9-2 is located to the cell membrane through the binding of its DEP domain to transmembrane proteins. The overexpression of RGS9-2 in PC12 cells leads to inhibition of ERK phosphorylation in an agonist dependent manner, a system that is affected by MOR activation. In striatum the levels of RGS9 are exclusively regulated by morphine and its expression leads to inhibition of ERK stimulation which is enhanced when RGS9 is not expressed (RGS9-2-/- tissues). The participation of RGS9 in the signaling complexes that are formed after acute or chronic stimulation of MOR by opioids, gives an additive role to RGS9. Depending on the agonist stimulation and protein interactions with Gβ5 and Gα subunits, as well as β-arrestin2, RGS9 can act as a positive or as a negative regulator of the analgesic effect.

Οι RGS πρωτεΐνες (Regulators of G protein signaling), ρυθμίζουν το εύρος της σηματοδότησης των υποδοχέων που είναι προσδεδεμένοι με τις G πρωτεΐνες μέσω της GTPase δράσης τους. Επιταχύνουν τη λήξη της σηματοδότησης μέσω της πρόσδεσης του RGS τμήματος τους στην ενεργοποιημένη Gα υπομονάδα των G πρωτεϊνών. Η συγκεκριμένη διατριβή ασχολείται με την RGS9-2 πρωτεΐνη, μέλος των RGS πρωτεϊνών, που εκφράζεται σε πολύ υψηλή συγκέντρωση στο ραβδωτό, αλλά και σε άλλες περιοχές που μεσολαβούν στη ρύθμιση του εθισμού και της αναλγησίας. Προηγούμενες μελέτες του εργαστηρίου μας έδειξαν ότι τα RGS9-/-(KO) ζώα παρουσίασαν αυξημένη αναλγησία ως προς τη μορφίνη και καθυστέρηση ανάπτυξη ανοχής (Zachariou et al.,2003). Στην προσπάθεια να κατανοηθεί ο μηχανισμός μέσω του οποίου η RGS9-2 ρυθμίζει τις δράσεις των οπιοειδών, οι μελέτες επικεντρώθηκαν στην εξακρίβωση του ρόλου της RGS9-2 στις λειτουργικές αποκρίσεις του μ υποδοχέα των οπιοειδών (MOR). Τα αποτελέσματα μας έδειξαν ότι η RGS9-2 καθυστερεί την ενδοκύττωση του μ υποδοχέα, σε PC12 και σε MEF κύτταρα, μετά τη χορήγηση μορφίνης ή DAMGO. Για να ασκήσει τη δράση της αυτή, κρίνεται απαραίτητη η παρουσία της στην πλασματική μεμβράνη που επιτυγχάνεται χάρη στη πρόσδεση του DEP τμήματος της σε διαμεμβρανικές πρωτεΐνες. Η υπερέκφραση της RGS9-2 σε PC12 κύτταρα, οδηγεί σε μείωση της φωσφορυλίωσης της ERK, που ξεκινά κατόπιν ενεργοποίησης του MOR από μορφίνη ή DAMGO. Στο ραβδωτό τα επίπεδα της ρυθμίζονται αποκλειστικά από τη μορφίνη και η έκφραση της οδηγεί σε μείωση των επιπέδων της ERK που γίνεται ακόμα πιο αισθητή κατά την απουσία της (RGS9-/- ιστοί). Ωστόσο η συμμετοχή της RGS9 στα σηματοδοτικά σύμπλοκα που σχηματίζονται μετά την εφάπαξ ή χρόνια διέγερση του μ υποδοχέα από οπιοειδή, της προσδίδουν πρόσθετες λειτουργίες από την γνωστή έως τώρα GTPase δράση της. Ανάλογα με τον αγωνιστή που χορηγείται και με τις πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις που διαμορφώνονται με τις Gβ5 και Gα υπομονάδες, αλλά και με την β-αρρεστίνη2, η RGS9 μπορεί να επιφέρει θετική ή αρνητική ρύθμιση στο αναλγητικό αποτέλεσμα.