Yeast GPCR signaling reflects the fraction of occupied receptors, not the number

Autores
Bush, Alan; Vasen, Gustavo; Constantinou, Andreas; Dunayevich, Paula; Inés Patop; Matías Blaustein; Colman Lerner, Alejandro Ariel
Año de publicación
2016
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
According to receptor theory, the effect of a ligand depends on the amount of agonist–receptor complex. Therefore, changes in receptor abundance should have quantitative effects. However, the response to pheromone in Saccharomyces cerevisiae is robust (unaltered) to increases or reductions in the abundance of the G-protein-coupled receptor (GPCR), Ste2, responding instead to the fraction of occupied receptor. We found experimentally that this robustness originates during G-protein activation. We developed a complete mathematical model of this step, which suggested the ability to compute fractional occupancy depends on the physical interaction between the inhibitory regulator of G-protein signaling (RGS), Sst2, and the receptor. Accordingly, replacing Sst2 by the heterologous hsRGS4, incapable of interacting with the receptor, abolished robustness. Conversely, forcing hsRGS4:Ste2 interaction restored robustness. Taken together with other results of our work, we conclude that this GPCR pathway computes fractional occupancy because ligand-bound GPCR–RGS complexes stimulate signaling while unoccupied complexes actively inhibit it. In eukaryotes, many RGSs bind to specific GPCRs, suggesting these complexes with opposing activities also detect fraction occupancy by a ratiometric measurement. Such complexes operate as push-pull devices, which we have recently described.
Fil: Bush, Alan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
Fil: Vasen, Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
Fil: Constantinou, Andreas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
Fil: Dunayevich, Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
Fil: Inés Patop. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
Fil: Matías Blaustein. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
Fil: Colman Lerner, Alejandro Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
Materia
FRACTION MEASUREMENT
PARADOXICAL COMPONENTS
RATIOMETRIC SIGNALING
ROBUSTNESS
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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We developed a complete mathematical model of this step, which suggested the ability to compute fractional occupancy depends on the physical interaction between the inhibitory regulator of G-protein signaling (RGS), Sst2, and the receptor. Accordingly, replacing Sst2 by the heterologous hsRGS4, incapable of interacting with the receptor, abolished robustness. Conversely, forcing hsRGS4:Ste2 interaction restored robustness. Taken together with other results of our work, we conclude that this GPCR pathway computes fractional occupancy because ligand-bound GPCR–RGS complexes stimulate signaling while unoccupied complexes actively inhibit it. In eukaryotes, many RGSs bind to specific GPCRs, suggesting these complexes with opposing activities also detect fraction occupancy by a ratiometric measurement. Such complexes operate as push-pull devices, which we have recently described.Fil: Bush, Alan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Vasen, Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Constantinou, Andreas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Dunayevich, Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Inés Patop. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Matías Blaustein. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Colman Lerner, Alejandro Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaNature Publishing Group2016-12info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/49530Bush, Alan; Vasen, Gustavo; Constantinou, Andreas; Dunayevich, Paula; Inés Patop; et al.; Yeast GPCR signaling reflects the fraction of occupied receptors, not the number; Nature Publishing Group; Molecular Systems Biology; 12; 12; 12-2016; 1-201744-4292CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/http://msb.embopress.org/content/12/12/898info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.15252/msb.20166910info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-10-22T12:08:36Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/49530instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-10-22 12:08:36.836CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
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Fil: Bush, Alan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
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