Background: Protease activated receptor 4 (PAR4) mediates thrombin signaling on platelets and other cells. Our recent structural studies demonstrated a single nucleotide polymorphism in extracellular loop 3 (ECL3), PAR4-P310L (rs2227376) leads to a hypo-reactive receptor. Objectives: The goal of this study was to determine how the hypo-reactive PAR4 variant in ECL3 impacts platelet function in vivo using a novel knock-in mouse model (PAR4-322L). Methods: A point mutation was introduced into the PAR4 gene, F2rl3, via CRISPR/Cas9 to create PAR4-P322L, the mouse homolog to human PAR4-P310L. Platelet response to PAR4 activation peptide (AYPGKF), thrombin, ADP, and convulxin was monitored by αIIbβ3 integrin activation and P-selectin translocation using flow cytometry or platelet aggregation. In vivo responses were determined by the tail bleeding assay and the ferric chloride-induced carotid artery injury model. Results: PAR4-P/L and PAR4-L/L platelets had a reduced response to AYPGKF and thrombin measured by P-selectin translocation or αIIbβ3 activation. The response to ADP and convulxin was unchanged among genotypes. In addition, both PAR4-P/L and PAR4-L/L platelets showed a reduced response to thrombin in aggregation studies. There was an increase in the tail bleeding time for PAR4-L/L mice. The PAR4-P/L and PAR4-L/L mice both showed an extended time to arterial thrombosis. Conclusions: PAR4-322L significantly reduced platelet responsiveness to AYPGKF and thrombin, which is in agreement with our previous structural and cell signaling studies. In addition, PAR4-322L had prolonged arterial thrombosis time. Our mouse model provides a foundation to further evaluate the role of PAR4 in other pathophysiological contexts.

Abstract Background Platelet adhesion is the critical process mediating stable thrombus formation. Previous reports of cadherin-6 on human platelets have demonstrated its role in platelet aggregation and thrombus formation. Objectives We aimed to further characterize the importance of cadherin-6 in thrombosis in vivo . Methods Cadherin-6 platelet expression was evaluated by western blotting, flow cytometry and immunoprecipitation. Thrombosis was evaluated using the FeCl 3 and Rose Bengal carotid artery models in C57Bl6 mice treated with anti-cadherin-6 or IgG and wild-type or Cdh6 -/- mice. Platelet function was compared in wild type and Cdh6 -/- mice using tail-clip assays and aggregometry. Results Human platelet expression of cadherin-6 was confirmed at ~3,000 copies per platelet. Cdh6 -/- mice or those treated with anti-Cadherin-6 antibody showed an increased time to occlusion in both thrombosis models. Cadherin-6 was not expressed on mouse platelets, and there were no differences in tail bleeding times or platelet aggregation in wild-type versus Cdh6 -/- mice. Conclusions Cadherin-6 plays an essential role in thrombosis in vivo . However, cadherin-6 is not expressed on murine platelets. These data are in contrast to human platelets, which express a functional cadherin-6/catenin complex. The essential, platelet-independent role for cadherin-6 in hemostasis may allow it to be an effective and safe therapeutic target. Essentials Cadherin-6 function in thrombus formation was investigated in vivo using two murine models of thrombosis. Blocking or deleting cadherin-6 significantly delayed time to occlusion Human platelets express cadherin-6, but murine platelets do not.

Protease activated receptors (PARs) are G-protein coupled receptors (GPCRs) that are activated by proteolyis of the N-terminus, which exposes a tethered ligand that interacts with the receptor. Numerous studies have focused on the signaling pathways mediated by PARs. However, the structural basis for initiation of these pathways is unknown. Here, we describe a strategy for the expression and purification of PAR4. This is the first PAR family member to be isolated without stabilizing modifications for biophysical studies. We monitored PAR4 activation with histidine-hydrogen deuterium exchange (His-HDX). PAR4 has 9 histidines that are spaced throughout the protein allowing a global view of solvent accessible and non-accessible regions. Peptides containing each of the 9 His residues were used to determine the t1/2 for each His residue in apo or thrombin activated PAR4. The thrombin cleaved PAR4 had a 2-fold increase (p > 0.01) in t1/2 values observed for four histidine residues (His180, His229, His240, and His380) demonstrating that these regions have decreased solvent accessibility upon thrombin treatment. In agreement, thrombin cleaved PAR4 also was resistant to thermolysin digestion. In contrast, activation with the PAR4 agonist peptide was digested at the same rate as apo PAR4. Further analysis showed the C-terminus is protected in thrombin activated PAR4 compared to uncleaved or agonist peptide treated PAR4. The studies described here are the first to examine the tethered ligand activation mechanism for a PAR family member using biophysically and shed light on the overall conformational changes that follow activation of PARs by a protease.

Abstract Background Protease activated receptor 1 (PAR1) and PAR4 are key thrombin signal mediators for human platelet activation and aggregation in response to vascular injury. They are primarily activated by thrombin cleavage of the N-terminus to expose a tethered ligand. In addition to the canonical activation by thrombin, a growing panel of proteases can also elicit PAR1- or PAR4-mediate signal transduction. Recently, complement factor C4a was reported as the first endogenous agonist for both PAR1 and PAR4. Further, it is the first endogenous non-tethered ligand that activates PAR1 and PAR4. These studies were conducted with human microvascular cells; the impact of C4a on platelet PARs is unknown. Objectives The goal of this study was to interrogate PAR1 and PAR4 activation by C4a on human platelets. Methods Platelet rich plasma (PRP) were isolated from healthy donors. PRP was stimulated with C4a and the platelet aggregation was measured. HEK293 Flp-In T-rex cells were used to further test if C4a stimulation can initiate PAR1- or PAR4-mediated Gα q signaling, which was measured by intracellular calcium mobilization. Results C4a failed to elicit platelet aggregation via PAR1- or PAR4-mediated manner. In addition, no PAR1- or PAR4-mediated calcium mobilization was observed upon C4a stimulation on HEK293 cells. Conclusions Complement factor C4a does not activate PAR1 or PAR4 on human platelets. These data show that PAR1 and PAR4 activation by C4a on microvascular cells likely requires a cofactor, which re-enforces the concept of cell-type specific regulation of protease signaling. Essentials C4a is an agonist for both PAR1 and PAR4 on human microvascular cells. We sought to determine if C4a activates human platelets through PAR1 or PAR4. C4a does not activate PAR1 and PAR4 on human platelets. This re-enforces the concept of cell-type specific regulation of PAR signaling.