Definition of phosphorylation acceptor sites in the ghrelin receptor (GHSR1a): key elements determining functionality

• Autores: Mónica Bouzo Lorenzo
• Directores de la Tesis: Felipe Casanueva Freijó (dir. tes.), Jesús Pérez Camiña (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidade de Santiago de Compostela ( España ) en 2016
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Adrian Butscher (presid.), Rubén Nogueiras Pozo (secret.), María Magdalena Cid Fernández (voc.), Rosalía Gallego Gómez (voc.), Vicente Mouly (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Fisiología humana
      • Fisiología endocrina
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: MINERVA
• Resumen
  • galego

    O receptor de secretagogos da hormona do crecemento (GHSR1a) regula as accións da ghrelina tanto a nivel central como a nivel periférico. Ademais de estimular a secreción da hormona do crecemento (GH) a nivel hipofisario, a ghrelina e unha hormona peptídica de 28 aminoácidos que exerce un papel fundamental na regulación do metabolismo enerxético. A nivel intracelular primeiro describiuse que o GHSR1a actuaba a través das proteínas G, principalmente Gq/11 e Gi/o. Non obstante, mais recentemente demostrouse o papel das β-arrestinas como mediadoras en vías de sinalización do GHSR1a dun xeito independente das proteínas G. Polo tanto, ademais da súa función inicial como proteínas de soporte na endocitose do receptor, as β-arrestinas son moléculas clave nas rutas intracelulares do GHSR1a sendo deste xeito elementos fundamentais no establecemento da funcionalidade asociada o mesmo. Sen embargo, aínda non están claros os factores que regulan a unión do GHSR1a co as β-arrestinas determinando a súa sinalización ou os procesos que establecen o grao de contribución das proteínas G fronte as β-arrestinas nas cascadas intracelulares deste receptor. Estudos doutros receptores acoplados a proteínas G (GPCR) amosaron que a fosforilación destes receptores desempeña un papel clave na internalización e activación das vías de sinalización dependentes das β-arrestinas. Incluso créese que o patrón de fosforilación dun GPCR actúa coma un código de barras que determina polo menos en parte a súa sinalización intracelular. Neste traballo realizouse un estudo sobre o patrón de fosforilación do receptor GHSR1a como elemento clave da súa activación, para definir de xeito específico os seus mecanismos de sinalización e a súa funcionalidade biolóxica. Así mesmo, determinouse a cascada de sinalización intracelular asociada a fosforilación deste receptor. Estableceuse deste xeito o papel das quinasas de receptores acoplados a proteínas G (GRKs), concretamente demostrouse a implicación de GRK 2 e 6 na fosforilación do GHSR1a e a súa conectividade co as proteínas G a través dun mecanismo que implica a proteína quinasa C α. Este complexo sistema determina a funcionalidade do receptor asociada o tecido diana de expresión. Finalmente, fíxose unha estimación do centro bioactivo da ghrelina como elemento mínimo estrutural determinante da súa bioactividade. Levouse a cabo un estudo de funcionalidade asociada a diferentes truncados da ghrelina para a determinación da relación estrutura/actividade.

  • English

    Ghrelin is a hormone peptide of 28 amino acids which was isolated from the stomach in 1999 and identified as the endogenous ligand for the growth hormone secretagogue receptor (GHSR1a). Ghrelin is capable of induce growth hormone (GH) secretion from the anterior pituitary gland, but it also plays a key role regulating metabolism and energy homeostasis. The GHSR1a regulates both, central and peripheral actions of ghrelin. GHSR1aclasically exerts intracellular effects through G-protein activation, mainly via Gq/11 and Gi/o. Nonetheless, more recently was demonstrated the role of β-arrestins as mediators of GHSR1a signaling pathways in a manner independent of G proteins. Therefore, in addition to its initial function as carrier proteins in the endocytosis of the receptor, the β-arrestins are key elements in the regulation of GHSR1a intracellular routes and thus in its associated functionality. However, the factors which regulate the binding of GHSR1a with β-arrestin, determining the signaling cascades, or the contribution of G-proteins to β-arrestin signaling are not clear. Studies of other G protein-coupled receptors (GPCR) has showed that the phosphorylation of these receptors play a key role in the internalization and activation of signaling pathways dependent on β-arrestins. Even was described that the phosphorylation pattern of a GPCR may act as a bar code that determines at least in part their intracellular signaling. For these reasons, in this work was studied the GHSR1a pattern of phosphorylation as a key element of its activation in order to define specifically its signaling mechanisms and their biological functionality. In conjunction with this we have also identified phosphorylation dependent signaling outcomes of the GHSR1a receptor. We also established the roles of G-protein coupled receptor kinases (GRKs), specifically the involvement of GRK 2 and 6, in the phosphorylation of GHSR1a and its relationship with G-proteins through protein kinase C-α (PKCα). This complex system determines the functionality of the receptor associated to the expression in the target tissue. Finally, we attempted to identify the bioactive centre of ghrelin to isolate the structural element of ghrelin which interacts with GHSR1a to produce a functional response. To investigate this, various truncations of ghrelin were studied in functional assays to determine the structure/activity relationship.