β-Arrestin2はGPCR-eNOSシグナルソームの重要な構成要素である

β-Arrestin2 is a critical component of the GPCR-eNOS signalosome.

• Songling Liu
• Louis M Luttrell
• Richard T Premont
• Don C Rockey

抄録

内皮細胞における NO の合成を担う酵素である内皮細胞一酸化窒素 (NO) 合成酵素 (eNOS) は、複雑な翻訳後機構によって制御されています。肝洞門脈管性門脈管性高血圧症は、肝洞内皮細胞（SEC）の損傷とその結果としてのeNOS活性の低下と肝臓内でのNO産生の低下を特徴とする疾患であり、eNOSのタンパク質-タンパク質相互作用と翻訳後修飾の欠陥と関連している。我々はこれまでに、Gタンパク質共役型受容体(GPCR)キナーゼインタラクター1(GIT1)を含む新規のeNOSインタラクターを同定しており、GPCR媒介のeNOSシグナル伝達において予期せぬ刺激的な役割を果たすことを発見した。ここでは、GPCR シグナルパートナーであるβ-arrestin 2 (β-arr2) が、GIT1/eNOS/NO シグナルモジュールの中で eNOS を持つ SEC に局在していることを報告する。最も重要なことは、β-Arr2がeNOS活性を刺激し、β-Arr2の発現が減少し、GIT1/eNOS/NOシグナリングモジュールの形成が肝障害の間に中断されることを示していることです。β-Arr2欠損マウスでは、胆管結紮損傷(BDL)によりeNOS活性が有意に低下し、野生型マウスのBDLと比較して門脈高血圧が劇的に増加した。また、β-Arr2を欠損したSECにおいてβ-Arr2を過剰発現させると、eNOS複合体の形成とNO産生が増加し、eNOS機能が改善された。また、β-Arr2が介在するGIT1/eNOS複合体の形成は、GCPR活性化に応答してβ-Arr2と相互作用し活性化されることが知られている2つのキナーゼであるErk1/2とSrcに依存していることも明らかにした。これらのデータは、β-Arr2がGIT1/eNOS/NOシグナル伝達経路の重要な構成要素であることを強調しており、洞門脈性高血圧症の病態を示唆している。

Endothelial cell nitric oxide (NO) synthase (eNOS), the enzyme responsible for synthesis of NO in endothelial cells, is regulated by complex posttranslational mechanisms. Sinusoidal portal hypertension, a disorder characterized by liver sinusoidal endothelial cell (SEC) injury with resultant reduced eNOS activity and NO production within the liver, has been associated with defects in eNOS protein-protein interactions and posttranslational modifications. We and others have previously identified novel eNOS interactors, including G protein-coupled receptor (GPCR) kinase interactor 1 (GIT1), which we found to play an unexpected stimulatory role in GPCR-mediated eNOS signaling. Here we report that β-arrestin 2 (β-Arr2), a canonical GPCR signaling partner, localizes in SECs with eNOS in a GIT1/eNOS/NO signaling module. Most importantly, we show that β-Arr2 stimulates eNOS activity, and that β-Arr2 expression is reduced and formation of the GIT1/eNOS/NO signaling module is interrupted during liver injury. In β-Arr2-deficient mice, bile duct ligation injury (BDL) led to significantly reduced eNOS activity and to a dramatic increase in portal hypertension compared to BDL in wild-type mice. Overexpression of β-Arr2 in injured or β-Arr2-deficient SECs rescued eNOS function by increasing eNOS complex formation and NO production. We also found that β-Arr2-mediated GIT1/eNOS complex formation is dependent on Erk1/2 and Src, two kinases known to interact with and be activated by β-Arr2 in response to GCPR activation. Our data emphasize that β-Arr2 is an integral component of the GIT1/eNOS/NO signaling pathway and have implications for the pathogenesis of sinusoidal portal hypertension.