Helix-bundle and C-terminal GPCR domains differentially influence GRK-specific functions and β-arrestin-mediated regulation

GND
123580934X
ORCID
0000-0002-7760-5900
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Institut für Molekulare Zellbiologie CMB – Center for Molecular Biomedicine, Universitätsklinikum Jena, Friedrich-Schiller-Universität Jena Jena Germany
Matthees, Edda S. F.;
GND
1229208321
ORCID
0000-0002-5924-6545
Zugehörigkeit
Institut für Molekulare Zellbiologie CMB – Centerar Biomedicine, Universitätsklinikum Jena, Friedrich-Schiller-Universität Jena Jena Germany for Molecul
Haider, Raphael S.;
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1255233400
ORCID
0009-0008-3956-6059
Zugehörigkeit
Institut für Molekulare Zellbiologie CMB – Center for Molecular Biomedicine, Universitätsklinikum Jena, Friedrich-Schiller-Universität Jena Jena Germany
Klement, Laura;
GND
1255230606
Zugehörigkeit
Institut für Molekulare Zellbiologie CMB – Center for Molecular Biomedicine, Universitätsklinikum Jena, Friedrich-Schiller-Universität Jena Jena Germany
Reichel, Mona;
GND
1322507686
Zugehörigkeit
Institut für Pharmakologie und Toxikologie, Universitätsklinikum Jena Friedrich-Schiller-Universität Jena Jena Germany
Blum, Nina K.;
GND
125523265X
Zugehörigkeit
Institut für Molekulare Zellbiologie CMB – Center for Molecular Biomedicine, Universitätsklinikum Jena, Friedrich-Schiller-Universität Jena Jena Germany
Weitzel, Verena;
GND
1373234938
ORCID
0000-0002-2878-1086
Zugehörigkeit
Institut für Molekulare Zellbiologie CMB – Center for Molecular Biomedicine, Universitätsklinikum Jena, Friedrich-Schiller-Universität Jena Jena Germany
Trüpschuch, Thimea;
Zugehörigkeit
Institut für Molekulare Zellbiologie CMB – Center for Molecular Biomedicine, Universitätsklinikum Jena, Friedrich-Schiller-Universität Jena Jena Germany
Ziegler, Carla;
GND
1164167456
ORCID
0000-0001-6188-2279
Zugehörigkeit
Institut für Molekulare Zellbiologie CMB – Center for Molecular Biomedicine, Universitätsklinikum Jena, Friedrich-Schiller-Universität Jena Jena Germany
Drube, Julia;
GND
120334615
ORCID
0000-0002-5997-8885
Zugehörigkeit
Institut für Pharmakologie und Toxikologie, Universitätsklinikum Jena Friedrich-Schiller-Universität Jena Jena Germany
Schulz, Stefan;
GND
1229215964
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0000-0003-0884-9300
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Institut für Molekulare Zellbiologie CMB – Center for Molecular Biomedicine, Universitätsklinikum Jena, Friedrich-Schiller-Universität Jena Jena Germany
Hoffmann, Carsten

G protein-coupled receptors (GPCRs) orchestrate diverse physiological responses via signaling through G proteins, GPCR kinases (GRKs), and arrestins. While most G protein functions are well-established, the contributions of GRKs and arrestins remain incompletely understood. Here, we investigate the influence of β-arrestin-interacting GPCR domains (helix-bundle/C-terminus) on β-arrestin conformations and functions using refined biosensors and advanced cellular knockout systems. Focusing on prototypical class A (b2AR) and B (V2R) receptors and their chimeras (b2V2/V2b2), we show that most N-domain β-arrestin conformational changes are mediated by receptor C-terminus-interactions, while C-domain conformations respond to the helix-bundle or an individual combination of interaction interfaces. Moreover, we demonstrate that ERK1/2 signaling responses are governed by the GPCR helix-bundle, while β-arrestin co-internalization depends on the receptor C-terminus. However, receptor internalization is controlled via the overall GPCR configuration. Our findings elucidate how individual GPCR domains dictate downstream signaling events, shedding light on the structural basis of receptor-specific signaling.

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