Gタンパク質共役型受容体b2ARのシグナル選択性を制御する動的構造基盤の解明

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昨年度までに帰属を行ったLeuのアミド基由来シグナル、Alaのメチル基由来シグナルの解析の結果、バランスリガンドであるisoproterenol結合状態とアレスチンバイアスリガンドであるisoetharine結合状態ではリガンド結合部近傍および細胞内側の残基に化学シフト差が観測されることが示されていた。今年度は、メチオニンメチル基の解析を行った。その結果、両リガンド結合状態では膜貫通領域中央に存在するM82に0.06ppmの顕著な化学シフト変化があることが示された。これまでのバランスリガンド結合状態での解析から、M82を含む領域はNMRの化学シフト差よりも速いタイムスケールと遅いタイムスケールの化学交換が関わる3状態間の構造平衡にあり、その存在比によって活性を規定することが示されている。以上のことから、isoetharineは、リガンド結合部、膜貫通領域中央部、細胞内側領域に渡る分子全体の構造平衡をisoproterenol結合時とは変調することによってバイアスシグナル活性を発揮することが示された。これまでに報告されているb2ARの立体構造解析の結果から、b2ARへのisoproterenolおよびisoetharine結合状態では、isoetharineのエチル基が細胞外側に突出し、F193と接触すると予想される。そこで、この接触を軽減することを目的としてF193をTrpに置換したF193W変異体を作製し、そのGタンパク質活性可能を解析したところ、F193W変異体は、isoproterenol結合状態においても野生型のieostharine結合時と同等のGタンパク質活性化能しか示さないことが明らかとなった。このことは、b2ARのバイアスシグナル伝達に、リガンド結合部位細胞外側の領域が関わることを示している。