A study of molecular interactions of the μ-opioid receptor: the effect of biased ligands

Abstract

Receptory spřažené s G proteiny (GPCRs) představují nejpočetnější a fyziologicky velice významnou skupinu membránově vázaných receptorů. Jejich interakce s ostatními molekulami po jejich aktivaci navázáním ligandu zajišťují přenos signálu do buňky. V poslední době se zkoumá zejména ovlivnění funkce receptorů pomocí tzv. usměrňovacích ligandů, které mohou určitým způsobem změnit konformaci receptoru a tím specificky ovlivnit jeho funkci. Tato diplomová práce se soustředila konkrétně na studium vlastností µ-opioidního receptoru (MOR), který je mj. důležitý v nocicepci. Cílem tohoto výzkumu bylo zjistit, jak aktivace MOR vybranými usměrňovacími ligandy (morfin, endomorfin-2 a DAMGO) ovlivňuje fungování a interakce receptoru s potenciálními molekulárními partnery (např. G proteiny a β-arrestinem2). Za použití metody siRNA interference byla snížena exprese vybraných signálních molekul: Gαi1, Gαi2, Gαi3, Gαz a β-arrestin2. Za těchto podmínek byl zkoumán vliv usměrňovacích ligandů na laterální pohyblivost MOR v plazmatické membráně a dále také na aktivitu adenylátcyklázy (AC). Při pozorování laterální mobility MOR jsme detekovali možné zapojení Gαz podjednotky trimerního G proteinu po ovlivnění buněk morfinem a endomorfinem-2. Laterální mobilita MOR byla signifikantně zvýšena, pokud v buňkách byla umlčena...G protein-coupled receptors (GPCRs) are the largest group of membrane-bound receptors. Transmission of signals into the cell interior is mediated through the interactions of these receptors with other signaling molecules. Nowadays, a great attention is devoted to biased ligands which are able to alter the conformation of the receptor in a specific way and thus distinctly affect its function. This diploma thesis was focused on a study of µ-opioid receptor (MOR), which is important in nociception. The aim of this study was to find out, how the activation of MOR by specific biased ligands (morphine, endomorphin-2 and DAMGO) affects the function and the interactions of MOR with potential molecular partners (for example G proteins or β-arrestin) A method of siRNA interference was used to knock down the following selected signaling molecules: Gαi1, Gαi2, Gαi3, Gαz and β-arrestin2. The effect of biased ligands on lateral mobility of MOR in the plasma membrane and on activity of adenylyl cyclase (AC) was examined under these conditions. We observed a possible involvement of Gαz subunit in the lateral mobility of MOR after the effect of morphine and endomorphin-2. The lateral mobility of MOR was significantly increased in cells lacking Gαi2 or Gαi3 or β-arrestin2. In this case the MOR was in inactive state....Katedra fyziologieDepartment of PhysiologyPřírodovědecká fakultaFaculty of Scienc