Notícias

Sep 07, 2023

Metabólitos da microbiota como agonistas do receptor órfão GPRC5A

Natureza Química Biologia

Nature Chemical Biology (2023) Cite este artigo

351 acessos

2 Altmétrica

Detalhes das métricas

Usamos proteômica química para identificar alvos de proteínas candidatas de metabólitos indólicos em células de mamíferos. Descobrimos que as monoaminas aromáticas sintéticas e derivadas da microbiota podem ativar o recrutamento de β-arrestina para o receptor órfão GPRC5A. Verificou-se que espécies específicas de microbiota que expressam descarboxilases de aminoácidos produzem agonistas monoamina aromáticos para GPRC5A.

A microbiota humana produz uma variedade de metabólitos que regulam a fisiologia e a doença do hospedeiro. De fato, o metabolismo microbiano de polissacarídeos, aminoácidos, ácidos biliares e drogas sintéticas tem efeitos profundos no metabolismo do hospedeiro, imunidade e comportamento neurológico, e na atividade terapêutica. Em particular, os aminoácidos aromáticos da dieta, como triptofano, tirosina e fenilalanina, são metabolizados pela microbiota intestinal em uma variedade de moléculas biologicamente ativas1. Embora tenha sido demonstrado que os metabólitos da microbiota envolvem várias classes de proteínas celulares, como receptores de reconhecimento de padrões, receptores nucleares e receptores acoplados à proteína G (GPCRs), definir os alvos proteicos dos metabólitos da microbiota e determinar seus mecanismos precisos de ação ainda é uma tarefa difícil. desafiante. A proteômica química fornece uma abordagem poderosa para identificar as proteínas que interagem com metabólitos nas células e caracterizar seu(s) mecanismo(s) de ação2.

Desenvolvemos repórteres de fotoafinidade de ácido indol-3-acético e triptamina (Fig. 1), dois metabólitos proeminentes da microbiota que são detectáveis ​​em amostras fecais humanas em níveis micromolares3. Identificamos muitas proteínas candidatas que interagem com metabólitos indólicos, incluindo enzimas metabólicas, transportadores de moléculas pequenas, sensores imunológicos e GPCRs órfãos. Digno de nota, descobrimos que os repórteres de fotoafinidade do metabólito indol podem fazer fotorreticulação da proteína 3 induzida por ácido retinóico (RAI3), codificada por GPRC5A4, um GPCR órfão de classe C associado à inflamação e tumorigênese. Além disso, um ensaio PRESTO-Tango5 mostrou que monoaminas aromáticas, incluindo triptamina, fenetilamina e tiramina, podem estimular GPRC5A a recrutar β-arrestina. Além disso, estudos de relação estrutura-atividade de derivados aromáticos de monoamina identificaram a 7-fluorotriptamina como um agonista sintético mais potente para GPRC5A do que a triptamina. A mutagênese de GPRC5A identificou N252 e F256 como resíduos de aminoácidos que atuam como potenciais sítios de ligação para monoaminas aromáticas.

Repórteres de fotoafinidade (à esquerda) de ácido indol-3-acético e GPCRs de fotorreticulação de triptamina em células de mamíferos. Espécies específicas da microbiota e suas respectivas descarboxilases de aminoácidos aromáticos produzem monoaminas aromáticas que estimulam o recrutamento de β-arrestina para GPRC5A. Derivados sintéticos de monoamina aromática, como a 7-fluorotriptamina (canto inferior direito), funcionam como agonistas GPRC5A mais potentes do que monoaminas aromáticas microbianas, como triptamina (canto superior direito). © 2023, Zhao, X. et al.

Em seguida, avaliamos se os agonistas de GPRC5A podem ser produzidos por espécies específicas da microbiota e suas respectivas descarboxilases de aminoácidos aromáticos, incluindo Ruminococcus gnavus (triptofano descarboxilase), Morganella morganii (glutamato ou tirosina descarboxilase) e Enterococcus faecium (tirosina descarboxilase). A análise filogenética da tirosina descarboxilase (TyrDC) de E. faecium demonstrou que ela é altamente conservada nas cepas de espécies de Enterococcus que estão presentes na microbiota intestinal humana. A análise metabolômica de E. faecium de tipo selvagem e um mutante de deleção de TyrDC revelou que TyrDC está envolvido na metabolização de aminoácidos aromáticos em monoaminas. Finalmente, usamos CRISPR-Cas9 para nocautear GPRC5A na linha celular de câncer colorretal HT-29 e avaliamos as mudanças na expressão gênica por sequenciamento de RNA. O perfil transcricional de células nas quais o gene que codifica o GPRC5A foi eliminado sugere que esse GPCR exclusivo tem papéis importantes na sinalização imune e do câncer.