Die Charakterisierung des 5-HT7(a) Rezeptor: das spezifische Rezeptor- G proteine Zusammenwirken.

Serotonin (oder 5-HT) ist sehr wichtiger Neurotransmitter, der verschiedene physiologische Prozesse in des ZNS reguliert. Diese Effekten werden durch die große Familie spezialer 5-HT Rezeptoren vermittelt. Mit Ausnahme vom 5-HT3 Rezeptor, alle anderen 5-HT Rezeptoren gehören zu der Familie von G Proteine gekoppelten Rezeptoren (GPCR). Die CPGR dienen als ein biologischer Schalter für das breites Netz von Signalwegen durch ihre Interaktion mit heterotrimeren G-Proteine. GPGR unterliegen oft verschiedenen post-translationalen Modifikationen, die Rezeptor Aktivitäten und Funktionen modulieren können. Eine von dieser Modifikationen ist die Anknüpfung von 16 C Fettsäure Palmitat. Palmitoylierung ist eine einzigartige Modifikationen weil dies umkehrbar und regulierbar ist. Palmitoylierung von GPGR ist in die Regulation von verschiedenen Prozessen wie Lokalierung, Interaktionen mit den G-Proteinen, sowie Phosphorylierung und Desensitisierung.In dieser Studie wurde demonstrieren, dass der 5-HT7a Rezeptor palmitoiliert ist. Durch Kombination zwischen time course und puls-chase Techniken haben wir gezeigt, dass der [3H]- Palmitate-Einbau im 5-HT7a Rezeptor durch die Stimulation mit dem Agonisten dynamisch reguliert wird.Die C-terminalen Cysteinereste Cys404, Cys438 und Cys441, wurden als potentialen Palmitoylierungsstellen identifiziert. Dies wurde durch die ortspezifische Mutagenese nachgewiesen. Darüber hinaus, haben wir festgestellt, dass die Palmitoylierung nicht nur in den Rezeptor C-terminus stattfindet. Funktionale Analyse von acylierungdeffizienten Mutanten hat eine kritische Rolle der C-terminale Palmitoylierung für die konstitutive, agonisten-unabhängige Rezeptoraktivität gezeigt. Wir haben auch ein neuer Mechanismus vorgeschlagen, der die Regulation der Rezeptoraktivitäten durch die dynamische Palmitoylierung von Cys404 steuert.Außerdem konnten wir für den 5-HT7 Rezeptor zusätzlich das G12-Protein als neue und bis jetzt noch nicht beschriebene Rezeptor-Partner identifizieren. Die Aktivierung des 5-HT7 Rezeptors führt zur G12-vermittelten Stimulation der kleinen GTPasen RhoA und Cdc42. In neuronalen Zellen löst die durch den 5-HT7 Rezeptor und G12-Protein initiierte, Cdc42- und RhoA-gesteuerte Signalkaskade Wachstum der Neuriten und die Abrundung der Zellen aus. Dies lässt vermuten, dass Serotonin nicht nur als klassischer Neurotransmitter wirkt, sondern auch in die Regulation der neuronalen Architektur involviert ist

5-HT7 receptor is coupled to G alpha subunits of heterotrimeric G12-protein to regulate gene transcription and neuronal morphology.

The neurotransmitter serotonin (5-HT) plays an important role in the regulation of multiple events in the CNS. We demonstrated recently a coupling between the 5-HT4 receptor and the heterotrimeric G13-protein resulting in RhoA-dependent neurite retraction and cell rounding (Ponimaskin et al., 2002). In the present study, we identified G12 as an additional G-protein that can be activated by another member of serotonin receptors, the 5-HT7 receptor. Expression of 5-HT7 receptor induced constitutive and agonist-dependent activation of a serum response element-mediated gene transcription through G12-mediated activation of small GTPases. In NIH3T3 cells, activation of the 5-HT7 receptor induced filopodia formation via a Cdc42-mediated pathway correlating with RhoA-dependent cell rounding. In mouse hippocampal neurons, activation of the endogenous 5-HT7 receptors significantly increased neurite length, whereas stimulation of 5-HT4 receptors led to a decrease in the length and number of neurites. These data demonstrate distinct roles for 5-HT7R/G12 and 5-HT4R/G13 signaling pathways in neurite outgrowth and retraction, suggesting that serotonin plays a prominent role in regulating the neuronal cytoarchitecture in addition to its classical role as neurotransmitter