The classical GPCR signaling pathway, where a heterotrimeric G protein-¬GPCR interaction is sufficient to transmit the signal to effector proteins has been replaced by a heteromeric G protein-¬GPCR homo or heterodimer interaction model over the past two decades. These studies demonstrate that GPCRs that interact with each other couple with a heteromeric G protein. In recent years, evidence suggests that dimer of GPCR dimers is required for some complex signal transductions. In these studies, it was proposed that this heteromeric tetramer formed by the dimerization of the dimers brought two G proteins close enough to each other for protein-¬protein interaction. It is not clear if GPCR tetramerization is required for G-¬protein dimerization or dimerization can occur independent of the GPCRs. On the other hand, studies on small G¬-proteins (Ras family), which are structural homologs of G alpha subunits of heteromeric G-¬proteins, shows that dimerization can be independent of the receptors and necessary for various signaling pathwaysWithin the scope of this study, Gα protein homodimerizations were qualitatively and quantitatively investigated in live cells using Bimolecular Fluorescent Complementation Assay (BiFC) and Förster resonance energy transfer (FRET) methods. To achieve this, the Gαi1 protein gene was labeled with Enhance Green Fluorescent Protein (EGFP) which was derived from Aequorea victoria and mCherry fluorescent protein which is a monomeric derivative of DsRed gene. In addition, the Gαi1 gene was labeled with split EGFP parts which are N-terminus EGFP and C-terminus EGFP for the Bimolecular Fluorescence Complementation Assay. All labeled proteins were co-transfected into Mus musculus Neuroblastoma-2a (N2a) cells and interactions were analyzed via spinning disc confocal microscopy.The findings of this study will help us understand the molecular mechanisms required for Gα dimerization and the dynamics of these proteins. Also, GPCR interactions with various effectors during complex signal transductions and the requirement of these receptors during Gα dimerizations can be studied with the techniques optimized in this study.

Heterotrimerik G protein-GPKR etkileşiminin, sinyali efektör proteinlere iletmek için yeterli olduğu klasik GPKR sinyal yolağı, son yirmi yılda bir heterotrimerik G protein-GPKR homo veya hetero-dimer etkileşim modeli ile değişmiştir. Bu çalışmalar, birbirleriyle veya diğer GPKR'ler ile etkileşime giren GPKR'lerin heteromerik G proteinler ile etkileşime girdiğini göstermektedir. Son yıllarda ki araştırmalar, bazı karmaşık sinyal yolakları için GPKR- dimerlerinin, dimerleşmesinin gerekli olduğunu göstermektedir. Bu çalışmalar, dimerlerin dimerizasyonu ile oluşan heterotrimerik tetramerlerin, iki G proteinini, protein-protein etkileşimi için yeterli yakınlığa getirdiğini öne sürmektedir. GPKR'lerden bağımsız olarak G-protein dimerizasyonu veya dimerizasyon için GPCR tetramerizasyonunun gerekli olup olmadığı net değildir. Öte yandan, heterotrimerik G-proteinlerinin G⍺ alt ünitelerinin yapısal homologları olan küçük G-proteinler (Ras ailesi) üzerinde yapılan çalışmalar, dimerizasyonun reseptörlerden bağımsız olabileceğini ve çeşitli sinyal yolları için gerekli olduğunu göstermiştir.Bu çalışma kapsamında G⍺ proteinlerinin homodimerizasyonu, canlı hücrelerde, Bimoleküler Floresan Tamamlama testi (BiFC) ve Förster Rezonans Enerji Transferi (FRET) kullanılarak nitel ve nicel olarak araştırılmıştır. Bunu başarmak için, G⍺i1 protein geni, Gαi1 geninin içinden (G60-Y61, L91-K92 ve A121-E122) , Aequorea victoria' dan elde edilen yeşil floresan geni ve monomerik DsRed geninin türevi olan mCherry floresan proteinleri ile etiketlenmiştir. Bunun yanı sıra, Gαi1 genleri, bimoleküler floresan tamamlama testi için Gαi1 geninin içinden, N-terminal EGFP ve C-terminal EGFP olarak adlandırılan bölünmüş EGFP parçaları ile etiketlenmiştir. Mus musculus Neuroblastoma-2a (N2a) hücrelerine eş transfekte edilen tüm etiketli proteinler ve etkileşimler konfokal floresan mikroskop ile analiz edilmiştir.Bu çalışmanın bulguları, Gαi dimerizasyonu için gerekli moleküler mekanizmaları ve bu proteinlerin dinamiklerini anlamamıza yardımcı olacaktır. Ayrıca, karmaşık sinyal iletimi sırasında çeşitli efektörlerle GPKR etkileşimleri ve Gαi dimerizasyonları sırasında bu reseptörlerin gereksinimi, bu çalışmada optimize edilmiş tekniklerle incelenebilir.