Jeong, SeungJoo;Ko, Juyeon;Kim, Minji;Park, Ki Chul;Park, Eunice Yon June;Kim, Jinsung;Baik, Youngjoo;Wie, Jinhong;Cho, Art E.;Jeon, Ju-hong;So, Insuk
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.23
no.3
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pp.191-201
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2019
The transient receptor potential canonical (TRPC) 5 channel, known as a nonselective cation channel, has a crucial role in calcium influx. TRPC5 has been reported to be activated by muscarinic receptor activation and extracellular pH change and inhibited by the protein kinase C pathway. Recent studies have also suggested that TRPC5 is extracellularly activated by englerin A (EA), but the mechanism remains unclear. The purpose of this study is to identify the EA-interaction sites in TRPC5 and thereby clarify the mechanism of TRPC5 activation. TRPC5 channels are over-expressed in human embryonic kidney (HEK293) cells. TRPC5 mutants were generated by site-directed mutagenesis. The whole-cell patch-clamp configuration was used to record TRPC5 currents. Western analysis was also performed to observe the expression of TRPC5 mutants. To identify the EA-interaction site in TRPC5, we first generated pore mutants. When screening the mutants with EA, we observed the EA-induced current increases of TRPC5 abolished in K554N, H594N, and E598Q mutants. The current increases of other mutants were reduced in different levels. We also examined the functional intactness of the mutants that had no effect by EA with TRPC5 agonists, such as carbachol or $GTP{\gamma}S$. Our results suggest that the three residues, Lys-554, His-594, and Glu-598, in TRPC5 might be responsible for direct interaction with EA, inducing the channel activation. We also suggest that although other pore residues are not critical, they could partly contribute to the EA-induced channel activation.
The classical type of transient receptor potential (TRPC) channel is a molecular candidate for $Ca^{2+}$-permeable cation channels in mammalian cells. Because TRPC4 and TRPC5 belong to the same subfamily of TRPC, they have been assumed to have the same physiological properties. However, we found that TRPC4 had its own functional characteristics different from those of TRPC5. TRPC4 channels had no constitutive activity and were activated by muscarinic stimulation only when a muscarinic receptor was co-expressed with TRPC4 in human embryonic kidney (HEK) cells. Endogenous muscarinic receptor appeared not to interact with TRPC4. TPRC4 activation by $GTP{\gamma}S$ was not desensitized. TPRC4 activation by $GTP{\gamma}S$ was not inhibited by either Rho kinase inhibitor or MLCK inhibitor. TRPC4 was sensitive to external pH with $pK_a$ of 7.3. Finally, TPRC4 activation by $GTP{\gamma}S$ was inhibited by the calmodulin inhibitor W-7. We conclude that TRPC4 and TRPC5 have different properties and their own physiological roles.
The canonical transient receptor potential channels (TRPCs) constitute a series of nonselective cation channels with variable degrees of $Ca^{2+}$ selectivity. TRPCs consist of seven mammalian members, TRPC1, TRPC2, TRPC3, TRPC4, TRPC5, TRPC6, and TRPC7, which are further divided into four subtypes, TRPC1, TRPC2, TRPC4/5, and TRPC3/6/7. These channels take charge of various essential cell functions such as contraction, relaxation, proliferation, and dysfunction. This review, organized into seven main sections, will provide an overview of current knowledge about the underlying pathogenesis of TRPCs in cardio/cerebro-vascular diseases, including hypertension, pulmonary arterial hypertension, cardiac hypertrophy, atherosclerosis, arrhythmia, and cerebrovascular ischemia reperfusion injury. Collectively, TRPCs could become a group of drug targets with important physiological functions for the therapy of human cardio/cerebro-vascular diseases.
The classic type of transient receptor potential channel(TRPC) is a molecular candidate for $Ca^{2+}$-permeable cation channel in mammalian cells. TRPC5 is rapidly desensitized after activation by G protein-coupled receptor. Herein we report the effect of dimethyl sulfoxide(DMSO) on the desensitization of TRPC5. TRPC5 was initially activated by muscarinic stimulation with $50{\mu}M$ carbachol(CCh) and then decayed rapidly even in the presence of CCh(desensitization). DMSO in the pipette solution slowed the rate of this desensitization. Under the control conditions, TRPC5 current spontaneously declined to $6{\pm}1%$ of the initial peak amplitude 60 sec after CCh application and to $1{\pm}0.5%$ after 120 sec. But, in the presence of 0.01%, 0.1% and 1% DMSO, TRPC5 current spontaneously declined to $55{\pm}2%,\;68{\pm}1%\;and\;100{\pm}0.2%$ of the initial peak amplitude 60 sec after CCh application and to $38{\pm}2%,\;61{\pm}1%\;and\;100{\pm}1%$ after 120 see, respectively. The results suggest that DMSO can internally attenuate the desensitization of TRPC5 current through unknown mechanisms that remain to be elucidated.
$G{\alpha}_q$-coupled receptor stimulation was implied in the activation process of transient receptor potential canonical (TRPC)1/4 and TRPC1/5 heterotetrameric channels. The inactivation occurs due to phosphatidylinositol 4,5-biphosphate ($PI(4,5)P_2$) depletion. When $PI(4,5)P_2$ depletion was induced by muscarinic stimulation or inositol polyphosphate 5-phosphatase (Inp54p), however, the inactivation by muscarinic stimulation was greater compared to that by Inp54p. The aim of this study was to investigate the complete inactivation mechanism of the heteromeric channels upon $G{\alpha}_q$-phospholipase $C{\beta}$ ($G{\alpha}_q-PLC{\beta}$) activation. We evaluated the activity of heteromeric channels with electrophysiological recording in HEK293 cells expressing TRPC channels. TRPC1/4 and TRPC1/5 heteromers undergo further inhibition in $PLC{\beta}$ activation and calcium/protein kinase C (PKC) signaling. Nevertheless, the key factors differ. For TRPC1/4, the inactivation process was facilitated by $Ca^{2+}$ release from the endoplasmic reticulum, and for TRPC1/5, activation of PKC was concerned mostly. We conclude that the subsequent increase in cytoplasmic $Ca^{2+}$ due to $Ca^{2+}$ release from the endoplasmic reticulum and activation of PKC resulted in a second phase of channel inhibition following $PI(4,5)P_2$ depletion.
Juyeon Ko;Jinhyeong Kim;Jongyun Myeong;Misun Kwak;Insuk So
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.27
no.2
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pp.187-196
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2023
Transient receptor potential canonical (TRPC) channels are non-selective calcium-permeable cation channels. It is suggested that TRPC4β is regulated by phospholipase C (PLC) signaling and is especially maintained by phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2). In this study, we present the regulation mechanism of the TRPC4 channel with PIP2 hydrolysis which is mediated by a channel-bound PLCδ1 but not by the GqPCR signaling pathway. Our electrophysiological recordings demonstrate that the Ca2+ via an open TRPC4 channel activates PLCδ1 in the physiological range, and it causes the decrease of current amplitude. The existence of PLCδ1 accelerated PIP2 depletion when the channel was activated by an agonist. Interestingly, PLCδ1 mutants which have lost the ability to regulate PIP2 level failed to reduce the TRPC4 current amplitude. Our results demonstrate that TRPC4 self-regulates its activity by allowing Ca2+ ions into the cell and promoting the PIP2 hydrolyzing activity of PLCδ1.
Spontaneous myometrial contraction (SMC) in pregnant uterus is greatly related with gestational age and growing in frequency and amplitude toward the end of gestation to initiate labor. But, an accurate mechanism has not been elucidated. In human and rat uterus, all TRPCs except TRPC2 are expressed in pregnant myometrium and among them, TRPC4 are predominant throughout gestation, suggesting a possible role in regulation of SMC. Therefore, we investigated whether the TRP channel may be involved SMC evoked by mechanical stretch in pregnant myometrial strips of rat using isometric tension measurement and patch-clamp technique. In the present results, hypoosmotic cell swelling activated a potent outward rectifying current in G protein-dependent manner in rat pregnant myocyte. The current was significantly potentiated by $1{\mu}M$ lanthanides (a potent TRPC4/5 stimulator) and suppressed by $10{\mu}M$ 2-APB (TRPC4-7 inhibitor). In addition, in isometric tension experiment, SMC which was evoked by passive stretch was greatly potentiated by lanthanide ($1{\mu}M$) and suppressed by 2-APB ($10{\mu}M$), suggesting a possible involvement of TRPC4/5 channel in regulation of SMC in pregnant myometrium. These results provide a possible cellular mechanism for regulation of SMC during pregnancy and provide basic information for developing a new agent for treatment of premature labor.
This paper presents new coherent and non-coherent detection methods for the IEEE 802.15.4a low-rate ultra-wideband physical layer with forward error correction (FEC) coding techniques. The coherent detection method involving channel estimation is based on the correlation characteristics of the preamble signal. A coherent receiver uses novel iterated selective-rake (IT-SRAKE) to detect 2-bit data in a non-line-of-sight channel. The non-coherent detection method that does not involve channel estimation employs a 2-bit data detection scheme using modified transmitted reference pulse cluster (M-TRPC) methods. To compare the two schemes, we have designed an IT-SRAKE receiver and a MTRPC receiver using an IEEE 802.15.4a physical layer. Simulation results show the performance of IT-SRAKE is better than that of the M-TRPC by 3-9 dB.
Ji Seon Yang;Hyun-Jong Jang;Ki-Wug Sung;Duck-Joo Rhie;Shin Hee Yoon
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.28
no.5
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pp.413-422
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2024
Group I metabotropic glutamate receptors (mGluRs) modulate postsynaptic neuronal excitability and epileptogenesis. We investigated roles of group I mGluRs on low extracellular Mg2+ concentration ([Mg2+]o)-induced epileptiform activity and neuronal cell death in the CA1 regions of isolated rat hippocampal slices without the entorhinal cortex using extracellular recording and propidium iodide staining. Exposure to Mg2+-free artificial cerebrospinal fluid can induce interictal epileptiform activity in the CA1 regions of rat hippocampal slices. MPEP, a mGluR 5 antagonist, significantly inhibited the spike firing of the low [Mg2+]o-induced epileptiform activity, whereas LY367385, a mGluR1 antagonist, did not. DHPG, a group 1 mGluR agonist, significantly increased the spike firing of the epileptiform activity. U73122, a PLC inhibitor, inhibited the spike firing. Thapsigargin, an ER Ca2+-ATPase antagonist, significantly inhibited the spike firing and amplitude of the epileptiform activity. Both the IP3 receptor antagonist 2-APB and the ryanodine receptor antagonist dantrolene significantly inhibited the spike firing. The PKC inhibitors such as chelerythrine and GF109203X, significantly increased the spike firing. Flufenamic acid, a relatively specific TRPC 1, 4, 5 channel antagonist, significantly inhibited the spike firing, whereas SKF96365, a relatively non-specific TRPC channel antagonist, did not. MPEP significantly decreased low [Mg2+]o DMEM-induced neuronal cell death in the CA1 regions, but LY367385 did not. We suggest that mGluR 5 is involved in low [Mg2+]o-induced interictal epileptiform activity in the CA1 regions of rat hippocampal slices through PLC, release of Ca2+ from intracellular stores and PKC and TRPC channels, which could be involved in neuronal cell death.
Under physiological conditions, calcium (Ca2+) regulates essential functions of polarized secretory cells by the stimulation of specific Ca2+ signaling mechanisms, such as increases in intracellular Ca2+ concentration ([Ca2+]i) via the store-operated Ca2+ entry (SOCE) and the receptor-operated Ca2+ entry (ROCE). Homer proteins are scaffold proteins that interact with G protein-coupled receptors, inositol 1,4,5-triphosphate (IP3) receptors, Orai1-stromal interaction molecule 1, and transient receptor potential canonical (TRPC) channels. However, their role in the Ca2+ signaling in exocrine cells remains unknown. In this study, we investigated the role of Homer2 in the Ca2+ signaling and regulatory channels to mediate SOCE and ROCE in pancreatic acinar cells. Deletion of Homer2 (Homer2-/-) markedly increased the expression of TRPC3, TRPC6, and Orai1 in pancreatic acinar cells, whereas these expressions showed no difference in whole brains of wild-type and Homer2-/- mice. Furthermore, the response of Ca2+ entry by carbachol also showed significant changes to the patterns regulated by specific blockers of SOCE and ROCE in pancreatic acinar cells of Homer2-/- mice. Thus, these results suggest that Homer2 plays a critical role in the regulatory action of the [Ca2+]i via SOCE and ROCE in mouse pancreatic acinar cells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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