Serotonin receptors, also known as 5-HT receptors, belong to the G protein-coupled receptors (GPCRs) superfamily. They mediate the effects of serotonin, a neurotransmitter that plays a key role in a wide range of functions including mood regulation, cognition and appetite. The functions of serotonin are mediated by a family of 5-HT receptors including 12 GPCRs belonging to six major families: 5-HT1, 5-HT2, 5-HT4, 5-HT5, 5-HT6 and 5-HT7. Despite their distinct characteristics and functions, these receptors' subtypes share common structural features and signaling mechanisms. Understanding the structure, functions and pharmacology of the serotonin receptor family is essential for unraveling the complexities of serotonin signaling and developing targeted therapeutics for neuropsychiatric disorders. However, developing drugs that selectively target specific receptor subtypes is challenging due to the structural similarities in their orthosteric binding sites. This review focuses on the recent advancements in the structural studies of 5-HT receptors, highlighting the key structural features of each subtype and shedding light on their potential as targets for mental health and neurological disorders (such as depression, anxiety, schizophrenia, and migraine) drugs.
Park, Bi-Oh;Kim, Seong Heon;Kim, Jong Hwan;Kim, Seon-Young;Park, Byoung Chul;Han, Sang-Bae;Park, Sung Goo;Kim, Jeong-Hoon;Kim, Sunhong
Molecules and Cells
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v.44
no.7
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pp.458-467
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2021
GPR43 (also known as FFAR2 or FFA2) is a G-protein-coupled receptor primarily expressed in immune cells, enteroendocrine cells and adipocytes that recognizes short-chain fatty acids, such as acetate, propionate, and butyrate, likely to be implicated in innate immunity and host energy homeostasis. Activated GPR43 suppresses the cAMP level and induces Ca2+ flux via coupling to Gαi and Gαq families, respectively. Additionally, GPR43 is reported to facilitate phosphorylation of ERK through G-protein-dependent pathways and interacts with β-arrestin 2 to inhibit NF-κB signaling. However, other G-protein-dependent and independent signaling pathways involving GPR43 remain to be established. Here, we have demonstrated that GPR43 augments Rho GTPase signaling. Acetate and a synthetic agonist effectively activated RhoA and stabilized YAP/TAZ transcriptional coactivators through interactions of GPR43 with Gαq/11 and Gα12/13. Acetate-induced nuclear accumulation of YAP was blocked by a GPR43-specific inverse agonist. The target genes induced by YAP/TAZ were further regulated by GPR43. Moreover, in THP-1-derived M1-like macrophage cells, the Rho-YAP/TAZ pathway was activated by acetate and a synthetic agonist. Our collective findings suggest that GPR43 acts as a mediator of the Rho-YAP/TAZ pathway.
The key signaling networks regulating glioma cell proliferation remain poorly defined. The leucine-rich repeat containing G-protein coupled receptor 4 (Lgr4) has been implicated in intestinal, gastric, and epidermal cell functions. We investigated whether Lgr4 functions in glioma cells and found that Lgr4 expression was significantly increased in glioma tissues. In addition, Lgr4 overexpression promoted while its knockdown using small interfering RNA oligos inhibited glioma cell proliferation. In addition, Wnt/${\beta}$-catenin signaling was activated in cells overexpressing Lgr4. Therefore, our results revealed that Lgr4 activates Wnt/${\beta}$-catenin signaling to regulate glioma cell proliferation.
5-Hydroxytryptamine receptor 7 ($5-HT_7R$) is one of G-Protein coupled receptors, which is found to be involved in the pathophysiology of various neurological disorders including depression, sleep disorders, memory deficiency and neuropathic pain. After activation of $5-HT_7R$ by serotonin, it activates the production of the intracellular signaling molecule cyclic AMP. The availability of 3D structure of the receptor would enhance the development of new drugs. Hence, in the present study, homology modelling of human 5-hydroxytryptamine receptor 7 ($5-HT_7R$) was performed using comparative modelling (Easy Modeller) and threading (I-TASSER) approaches. The generated models were validated using Ramachandran plot and ERRAT plot and the best models were selected based on the validation results. The 3D model developed here could be useful for identifying crucial residues and further docking study.
Park, Sangjin;Sonn, Jun Young;Oh, Yangkyun;Lim, Chunghun;Choe, Joonho
Molecules and Cells
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v.37
no.4
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pp.295-301
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2014
SIFamide receptor (SIFR) is a Drosophila G protein-coupled receptor for the neuropeptide SIFamide (SIFa). Although the sequence and spatial expression of SIFa are evolutionarily conserved among insect species, the physiological function of SIFa/SIFR signaling remains elusive. Here, we provide genetic evidence that SIFa and SIFR promote sleep in Drosophila. Either genetic ablation of SIFa-expressing neurons in the pars intercerebralis (PI) or pan-neuronal depletion of SIFa expression shortened baseline sleep and reduced sleep-bout length, suggesting that it caused sleep fragmentation. Consistently, RNA interference-mediated knockdown of SIFR expression caused short sleep phenotypes as observed in SIFa-ablated or depleted flies. Using a panel of neuron-specific Gal4 drivers, we further mapped SIFR effects to subsets of PI neurons. Taken together, these results reveal a novel physiological role of the neuropeptide SIFa/SIFR pathway to regulate sleep through sleep-promoting neural circuits in the PI of adult fly brains.
The opsin family of light sensitive proteins family makes up are the universal photoreceptor molecules of all visual systems in the vertebrates including teleosts. They can change their conformation from a resting state to a signaling state upon light absorption, which activates the G-protein coupled receptor, thereby resulting in a signaling cascade that produces physiological responses. However, this species is poorly characterized at molecular level due to little sequence information available in public databases. We have investigated the opsin family of nocturnal cutlass fish using the whole transcriptome sequencing method. The opsin genes were cloned and its expression in the tissues and organs were examined by qPCR. We cloned 6 opsin genes (RRH, Opn4, Rh1, Rh2, VA-opsin, and Opn3) in retina and brain tissue. It contained the seven presumed transmembrane domains that are characteristic of the G-protein-coupled receptor family. However, short wavelength sensitive pigment (SWS) and long wavelength sensitive pigment (LWS) were not detected in this study. The mRNA expression of the 6 photoreceptor genes were detected in retina and peripheral tissue. Our studies will lead to further investigation of the photic entrainment mechanism at molecular and cellular levels in cutlass fish and can be used in comparative studies of other fishes.
Hyun Sook Lee;Jae In Jung;Jung Soon Hwang;Myeong Oh Hwang;Eun Ji Kim
Nutrition Research and Practice
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v.17
no.6
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pp.1043-1055
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2023
BACKGROUND/OBJECTIVES: The fruit of Cydonia oblonga Miller (COM) is used traditionally in Mediterranean region medicine to prevent or treat obesity, but its mechanism of action is still unclear. Beyond a demonstrated anti-obesity effect, the fruit was tested for the mechanism of adipogenesis in 3T3-L1 preadipocytes. MATERIALS/METHODS: 3T3-L1 preadipocytes were cultured for 8 days with COM fruit extract (COME) at different concentrations (0-600 ㎍/mL) with adipocyte differentiation medium. The cell viability was measured using an MTT assay; triglyceride (TG) was stained with Oil Red O. The expression levels of the adipogenesis-related genes and protein expression were analyzed by reverse transcription polymerase chain reaction and Western blotting, respectively. RESULTS: COME inhibited intracellular TG accumulation during adipogenesis. A COME treatment in 3T3-L1 cells induced upregulation of the adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK)α phosphorylation and downregulation of the adipogenic transcription factors, such as sterol regulatory element-binding protein 1c, peroxisome proliferator-activated receptor γ, and CCAAT/enhancer binding protein α. The COME treatment reduced the mRNA expression of fatty acyl synthetase, adenosine triphosphate-citrate lyase, adipocyte protein 2, and lipoprotein lipase. It increased the mRNA expression of hormone-sensitive lipase and carnitine palmitoyltransferase I in 3T3-L1 cells. CONCLUSIONS: COME inhibits adipogenesis via the AMPK signaling pathways. COME may be used to prevent and treat obesity.
Kosoy, Ana;Moller, Carolina;Perdomo, Deisy;Bubis, Jose
BMB Reports
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v.37
no.2
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pp.260-267
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2004
Transducin (T), the heterotrimeric guanine nucleotide binding protein in rod outer segments, serves as an intermediary between the receptor protein, rhodopsin, and the effector protein, cGMP phosphodiesterase. Labeling of T with dansyl chloride (DnsCl) inhibited its light-dependent guanine nucleotide binding activity. Conversely, DnsCl had no effect on the functionality of rhodopsin. Approximately 2-3 mol of DnsCl were incorporated per mole of T. Since fluoroaluminate was capable of activating DnsCl-modified T, this lysine-specific labeling compound did not affect the guanine nucleotide-binding pocket of T. However, the labeling of T with DnsCl hindered its binding to photoexcited rhodopsin, as shown by sedimentation experiments. Additionally, rhodopsin completely protected against the DnsCl inactivation of T. These results demonstrated the existence of functional lysines on T that are located in the proximity of the interaction site with the photoreceptor protein.
Inflammation is one of the main causes of pathologic pain. Knowledge of the molecular links between inflammatory signals and pain-mediating neuronal signals is essential for understanding the mechanisms behind pain exacerbation. Some inflammatory mediators directly modulate the excitability of pain-mediating neurons by contacting the receptor molecules expressed in those neurons. For decades, many discoveries have accumulated regarding intraneuronal signals from receptor activation through electrical depolarization for bradykinin, a major inflammatory mediator that is able to both excite and sensitize pain-mediating nociceptor neurons. Here, we focus on the final effectors of depolarization, the neuronal ion channels, whose functionalities are specifically affected by bradykinin stimulation. Particular G-protein coupled signaling cascades specialized for each specific depolarizer ion channels are summarized. Some of these ion channels not only serve as downstream effectors but also play critical roles in relaying specific pain modalities such as thermal or mechanical pain. Accordingly, specific pain phenotypes altered by bradykinin stimulation are also discussed. Some members of the effector ion channels are both activated and sensitized by bradykinin-induced neuronal signaling, while others only sensitized or inhibited, which are also introduced. The present overview of the effect of bradykinin on nociceptor neuronal excitability at the molecular level may contribute to better understanding of an important aspect of inflammatory pain and help future design of further research on the components involved and pain modulating strategies.
Park, Jisoo;Choi, Woochan;Dar, Abdul Rouf;Butcher, Rebecca A.;Kim, Kyuhyung
Molecules and Cells
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v.42
no.1
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pp.28-35
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2019
Animals need to be able to alter their developmental and behavioral programs in response to changing environmental conditions. This developmental and behavioral plasticity is mainly mediated by changes in gene expression. The knowledge of the mechanisms by which environmental signals are transduced and integrated to modulate changes in sensory gene expression is limited. Exposure to ascaroside pheromone has been reported to alter the expression of a subset of putative G protein-coupled chemosensory receptor genes in the ASI chemosensory neurons of C. elegans (Kim et al., 2009; Nolan et al., 2002; Peckol et al., 1999). Here we show that ascaroside pheromone reversibly represses expression of the str-3 chemoreceptor gene in the ASI neurons. Repression of str-3 expression can be initiated only at the L1 stage, but expression is restored upon removal of ascarosides at any developmental stage. Pheromone receptors including SRBC-64/66 and SRG-36/37 are required for str-3 repression. Moreover, pheromone-mediated str-3 repression is mediated by FLP-18 neuropeptide signaling via the NPR-1 neuropeptide receptor. These results suggest that environmental signals regulate chemosensory gene expression together with internal neuropeptide signals which, in turn, modulate behavior.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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