Analisi dell'interazione tra il recettore per il neuropeptide Y4 e le proteine intracellulari arrestina-2 e arrestina-3

I recettori accoppiati a proteine G (GPCR) sono componenti essenziali per la comunicazione cellulare. All'interno di questa famiglia, i recettori per il neuropeptide Y svolgono un ruolo cruciale nella regolazione dell’appetito, del metabolismo, dell’ansia e in alcuni processi oncologici. In particolare, il recettore Y4 (Y4R) è l’unico tra questi a mostrare una marcata preferenza per il polipeptide pancreatico (PP) come ligando naturale. Le arrestine sono proteine intracellulari che intervengono dopo la fosforilazione del dominio intracellulare del GPCR da parte delle chinasi GRK, promuovendo la disattivazione del recettore e la sua internalizzazione. Comprendere l’interazione tra arrestine e GPCR è fondamentale per evidenziare le caratteristiche strutturali che contribuiscono a questo legame, aprendo la strada alla possibilità di intervenire terapeuticamente in condizioni in cui la via di inattivazione dei GPCR risulti compromessa. In questo studio, abbiamo analizzato il contributo di elementi strutturali di arrestina-2 e arrestina-3 all’interazione con Y4R, utilizzando diversi saggi di interazione proteina-proteina. Abbiamo valutato il coinvolgimento di diverse regioni flessibili nelle arrestine, orientate verso i loop intracellulari del recettore. Tra queste, il finger loop si è confermato come la regione più determinante per il legame con il recettore, in linea con quanto osservato per altri recettori della stessa famiglia. Altre regioni, come il middle loop e il C-loop, hanno mostrato un certo contributo, sebbene in misura minore. I nostri risultati individuano specifici siti di contatto che regolano l’interazione tra arrestine e Y4R. Riconoscere queste differenze permette una comprensione più approfondita delle modalità di legame dell’arrestina, e potrebbe guidare lo sviluppo futuro di modulatori selettivi mirati a questo sistema, in condizioni come l’obesità, il cancro o le patologie gastrointestinali.

G protein-coupled receptors (GPCRs) are essential components in cellular communication. As a part of this receptor family, the neuropeptide Y receptor family plays a pivotal role in appetite, metabolism, anxiety and cancer. In particular, the Y4 receptor (Y4R) is the only receptor of this family showing preference for the pancreatic polypeptide (PP) as a natural ligand. Arrestins are intracellular proteins that intervene after the GPCR’s tail has been phosphorylated by GRKs to promote receptor deactivation and internalization. Understanding the interaction between arrestin and GPCRs is important to highlight the structural features that contribute to this interaction and open the field for the possibility to treat conditions where the inactivation pathway of GPCRs might be downregulated. In this study, we examined how structural elements of arrestin-2 and arrestin-3 contribute to their interaction with Y4R by using multiple protein-protein interaction assays. We tested the involvement of several flexible loop regions in arrestin, facing the receptor intracellular loops. Among them, the finger loop consistently showed the strongest role in receptor engagement as expected from what has been observed in receptors of the same family. A few other regions, like the middle loop and C-loop, also played a part, though their effects were less pronounced. Our findings show specific contact sites that regulate arrestin interaction with Y4R. Recognizing these distinctions offers a better understanding of how arrestin binding occurs. These insights could help guide future work aimed at designing selective modulators that target this system in conditions such as obesity or gastrointestinal disease.