Lysophosphatidic acid (LPA) and sphingosine 1-phosphate (S1P) activate G protein-coupled receptors (GPCRs) to regulate key pathobiological processes. Here we report a novel lipid mediator GPCR cross-talk mechanism that modulates lymphatic endothelial junctional architecture in lymph nodes. LPAR1 was identified as an inducer of S1PR1/ β-arrestin coupling from a genome-wide CRISPR/ Cas9 transcriptional activation screen. LPAR1 activation induced S1PR1 β-arrestin recruitment while suppressing Gαi protein signaling. Lymphatic endothelial cells from cortical and medullary sinuses of lymph nodes which express LPAR1 and S1PR1, exhibit porous junctional architecture and constitutive S1PR1 coupling to β-arrestin which was suppressed by the LPAR1 antagonist AM095. In endothelial cells, LPAR1-activation increased trans-endothelial permeability and junctional remodeling from zipper-like structures to puncta of adhesion plaques that terminate at actin-rich stress fibers with abundant intercellular gaps. Cross-talk between LPA and S1P receptors regulates complex junctional architecture of lymphatic sinus endothelial cells, a site of high lymphocyte traffic and lymph flow.

Despite the medical importance of G protein-coupled receptors (GPCRs), in vivo cellular heterogeneity of GPCR signaling and downstream transcriptional responses are not understood. We report the comprehensive characterization of transcriptomes (bulk and single-cell) and chromatin domains regulated by sphingosine 1-phosphate receptor-1 (S1PR1) in adult mouse aortic endothelial cells. First, S1PR1 regulates NFκB and nuclear glucocorticoid receptor pathways to suppress inflammation-related mRNAs. Second, spatially distinct S1PR1 signaling in the aorta is associated with heterogenous endothelial cell (EC) subtypes. For example, a transcriptomically distinct arterial EC population at vascular branch points (aEC1) exhibits ligand-independent S1PR1/β-arrestin coupling. In contrast, circulatory S1P-dependent S1PR1/β-arrestin coupling was observed in non-branch point aEC2 cells that exhibit an inflammatory signature. Moreover, an adventitial lymphatic EC (LEC) population shows suppression of lymphangiogenic and inflammation-related transcripts in a S1P/S1PR1-dependent manner. These insights add resolution to existing concepts of GPCR signaling and S1P biology.