Regulation of an «Aplysia» Trk-like receptor by serotonin and identification of serotonin G protein- coupled receptors that can activate protein kinase C Apl II

ApTrkl, an Aplysia Trk-like receptor, is required for serotonin (5-HT)-induced activation of ERK and LTF, which underlies behavioral sensitization. We observed constitutive activation of ApTrkl by overexpression, which is dependent on kinase activity. Two modes of internalization were revealed; kinase activity-dependent constitutive internalization and kinase activity-independent internalization induced by 5-HT. Both modes of internalization were independent of a ligand, and the action of 5-HT was mediated through G protein-coupled receptors (GPCRs). Surprisingly, methiothepin, an antagonist to 5-HT GPCRs, increased activation of endogenous ApTrkl to the same level as 5-HT, suggesting a transactivation mechanism due to a novel coupling of GPCRs to receptor tyrosine kinase activation. The neuropeptide sensorin could transiently activate ApTrkl but was not required for 5-HT-induced ApTrkl activation.Protein kinase C (PKC) Apl II, a novel calcium-independent PKC in Aplysia, is required for reversal of synaptic depression, which is thought to underlie behavioral dishabituation. PKC Apl II is translocated to the plasma membrane by 5-HT in sensory neurons. We isolated three 5-HT GPCRs from Aplysia Californica; 5-HT2Ap, 5-HT4Ap and 5-HT7Ap, and demonstrated that 5-HT2Ap and 5-HT7Ap were both able to translocate PKC Apl II in a heterologous system, SF9 cells. Translocation by 5-HT2Ap required PLC activation, while that by 5-HT7Ap required both PLC and PLD activation. However, blocking 5-HT2Ap with the effective antagonist pirenperone did not block the translocation of PKC Apl II nor reversal of synaptic depression in neurons. On the other hand, genistein, a general tyrosine kinase inhibitor, decreased both the translocation and reversal of synaptic depression. These results suggest that there are multiple pathways leading to the activation of PKC Apl II through PLC and PLD as well as tyrosine kianses, which might give a flexibility to the system.Le récepteur ApTrkl, qui est un récepteur de type Trk-like chez l'Aplysie, est essentiel pour l'induction de 5-HT et l'activation subséquente de ERK ainsi que pour LTF, deux processus responsables de la sensibilisation behaviorale. Nous avons observé que la surexpression de ApTrkl engendre son activation et que cette activation constitutive est tributaire de l'activité kinase. Deux modes d'internalisation furent démontrés; l'internalisation constitutive tributaire de l'activité kinase et l'internalisation non-tributaire de l'activité kinase induite par 5-HT. Les deux modes d'internalisation peuvent survenir en l'absence d'un ligand et l'action de 5-HT dépend des récepteurs couplés à la protéine G (GPCRs). Fait intéressant, la méthiothépine, un antagoniste de 5-HT GPCRs, augmente l'activation des récepteurs ApTrkl endogènes au même niveau que le fait 5-HT, suggérant ainsi la présence d'un nouveau mécanisme de transactivation qui couplerait les GPCRs à l'activation du récepteur tyrosine kinase (RTK). Le neuropeptide sensorine, pourrait activer transitoirement ApTrkl mais ne serait pas essentiel pour l'activation de ApTrkl tributaire de 5-HT.Protéine kinase C (PKC) Apl II, une nouvelle PKC non-tributaire du calcium chez l'Aplysie, est requise pour contrecarrer la dépression synaptique qui croit-on, est le mécanisme responsable de la désensibilisation behaviorale. PKC Apl II est relocalisée à la membrane plasmique par 5-HT dans les neurones sensoriels. Nous avons isolé trois 5-HT GPCRs à partir de l'Aplysie Californica; 5-HT2Ap, 5-HT4Ap et 5-HT7Ap. Nous avons par la suite démontré que 5-HT2Ap et 5-HT7Ap étaient capable de relocaliser PKC Apl II dans les cellules SF9. La relocalisation de 5-HT2Ap requiert l'activation de PLC tandis que la relocalisation de 5-HT7Ap requiert l'activation de PLC et de PLD. Toutefois, l'inhibition de 5-HT2Ap par l'antagoniste pirenperone n'a pas réussi à bloquer la relocalisation de PKC Apl II ni n'a réussi à contrecarrer la dépression synaptique dans les neurones. Cependant, l'utilisation de la génistéine, un inhibiteur des tyrosine kinases, cause une diminution de la relocalisation et la dépression synaptique. Ces résultats suggèrent que plusieurs mécanismes cellulaires conduisent à l'activation de PKC Apl II par PLC et PLD et des tyrosine kinases qui pourrait contribuer à la flexibilité de ce processus cellulaire