ACKR4は、β-アレスチンの前にGRK3を採用しますが、β-アレスチンが存在しない場合にケモカインをスカベンジすることができます

ACKR4 Recruits GRK3 Prior to β-Arrestins but Can Scavenge Chemokines in the Absence of β-Arrestins.

• Christoph Matti
• Angela Salnikov
• Marc Artinger
• Gianluca D'Agostino
• Ilona Kindinger
• Mariagrazia Uguccioni
• Marcus Thelen
• Daniel F Legler

抄録

ケモカインは細胞移動を誘導するために不可欠である。非定型ケモカイン受容体（ACKR）は、局所的なケモカインを結合・内包・分解することで細胞移動に寄与し、細胞内に閉じ込められたグラジエントの形成を可能にしています。ACKRは、Gタンパク質共役受容体（GPCR）と構造的に関連しているが、リガンド結合時にGタンパク質を介してシグナルを伝達することはできないようである。ACKR4はケモカインであるCCL19、CCL21、CCL25を内包しており、CCL21の機能的なグラジエントを形成することで最もよく知られています。ACKR4へのリガンド結合はβ-アレスチンをリクルートすることが示されており、ケモカインの消去はβ-アレスチン媒介のACKR4トラフィッキング、クラスAのGPCRによって取られる一般的な内部化ルートに依存しているという仮定につながっています。ここでは、CCL19、CCL21およびCCL25がβ-アレスチン1およびβ-アレスチン2を容易にヒトのACKR4にリクルートしたことを示したが、β-アレスチン依存性または独立したキナーゼErk1/2、Akt、またはSrcのACKR4介在性活性化の証拠を見いだせなかった。本研究では、β-アレスチンが定常状態ではACKR4と相互作用し、ケモカインが存在しない状態では受容体の自発的なトラフィッキングに寄与していることを示した。ACKR4のC末端を欠失させると、β-アレスチンの相互作用が阻害されるだけでなく、蛍光標識されたケモカインの取り込みも阻害されることが明らかになった。ケモカインに刺激されたACKR4にリクルートされるGPCRキナーゼGRK3と、GRK4, GRK5, GRK6ではなくGRK2を同定した。また、GRK2/3の阻害は、定常状態での相互作用とケモカイン駆動によるβ-アレスチンのACKR4へのリクルートを部分的に阻害することを示した。β-アレスチン2を過剰発現させると、蛍光標識されたCCL19の取り込みが促進され、β-アレスチンがACKR4のケモカイン消去活性に寄与していることが示唆された。一方、β-アレスチンを欠損した細胞は、蛍光標識されたCCL19を取り込むことができ、β-アレスチンはACKR4によるケモカイン消去には無効であることを示した。

Chemokines are essential for guiding cell migration. Atypical chemokine receptors (ACKRs) contribute to the cell migration process by binding, internalizing and degrading local chemokines, which enables the formation of confined gradients. ACKRs are heptahelical membrane spanning molecules structurally related to G-protein coupled receptors (GPCRs), but seem to be unable to signal through G-proteins upon ligand binding. ACKR4 internalizes the chemokines CCL19, CCL21, and CCL25 and is best known for shaping functional CCL21 gradients. Ligand binding to ACKR4 has been shown to recruit β-arrestins that has led to the assumption that chemokine scavenging relies on β-arrestin-mediated ACKR4 trafficking, a common internalization route taken by class A GPCRs. Here, we show that CCL19, CCL21, and CCL25 readily recruited β-arrestin1 and β-arrestin2 to human ACKR4, but found no evidence for β-arrestin-dependent or independent ACKR4-mediated activation of the kinases Erk1/2, Akt, or Src. However, we demonstrate that β-arrestins interacted with ACKR4 in the steady-state and contributed to the spontaneous trafficking of the receptor in the absence of chemokines. Deleting the C-terminus of ACKR4 not only interfered with the interaction of β-arrestins, but also with the uptake of fluorescently labeled cognate chemokines. We identify the GPCR kinase GRK3, and to a lesser extent GRK2, but not GRK4, GRK5, and GRK6, to be recruited to chemokine-stimulated ACKR4. We show that GRK3 recruitment proceded the recruitment of β-arrestins upon ACKR4 engagement and that GRK2/3 inhibition partially interfered with steady-state interaction and chemokine-driven recruitment of β-arrestins to ACKR4. Overexpressing β-arrestin2 accelerated the uptake of fluorescently labeled CCL19, indicating that β-arrestins contribute to the chemokine scavenging activity of ACKR4. By contrast, cells lacking β-arrestins were still capable to take up fluorescently labeled CCL19 demonstrating that β-arrestins are dispensable for chemokine scavenging by ACKR4.

Copyright © 2020 Matti, Salnikov, Artinger, D'Agostino, Kindinger, Uguccioni, Thelen and Legler.