Structural analysis of G protein/Arrestin-GPCR complex for development of biased ligands

G 蛋白/Arrestin-GPCR 复合物的结构分析，用于开发偏向配体

• 批准号: 19H03428
• 负责人: 寿野 良二
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Kansai Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H03428/
• 关键词: GPCR; クライオ電子顕微鏡単粒子解析; シグナル伝達; SBDD; 膜タンパク質; X線結晶構造解析; バイアスドリガンド; 創薬; クライオ電子顕微鏡; 薬剤開発; バイアスリガンド; ナルコレプシー

【目的】創薬ターゲットとして知られているGタンパク質共役受容体（GPCR)は細胞外からの生理活性物質と結合し、細胞内の種々のシグナル伝達因子を活性化する。Gタンパク質とアレスチンの異なるシグナル伝達経路の一方を選択的に活性化するリガンド（バイアスドリガンド）は、副作用のない治療薬として期待されている。一方で、バイアスドリガンドの開発には膨大な化合物スクリーニングの労力を要しており、効率的な薬剤開発技術が求められている。本研究では、GPCR（オレキシン2受容体（OX2R)およびプロスタグランジンE2受容体EP3とGタンパク質あるいはアレスチンとの複合体、作動薬結合状態構造のX線結晶構造解析およびクライオ電子顕微鏡単粒子解析（Cryo-EM SPA)を行う。本研究ではGPCR－Gタンパク質およびアレスチン複合体構造を比較した情報をもとに、迅速で合理的なバイアスドリガンドの開発とその技術の発展に貢献する。【研究実績】EP3-GiについてはCryo-EM　SPAにより３．４A分解能で構造決定できた。我々のグループでは別のサブタイプEP４-Gタンパク質との複合体構造も決定しており、Gタンパク質の種類が異なることからプロスタグランジン受容体のGタンパク質選択性の構造基盤について検討し、シグナル伝達活性に重要なアミノ酸について変異体による薬理学的解析を行って議論した論文を出版した（Suno R., et al Cell Reports 2022）。OX2RについてもGタンパク質複合体を調製したので構造決定を目指す。また、GPCR-アレスチン受容体複合体構造解析に向けて必要なコンポーネントの生産および安定な複合体形成条件をクライオ電子顕微鏡観察によるスクリーニングで検討している。様々なGPCRで検討しており、GPCR Aで安定な複合体を形成できた。この条件をOX2R, EP3に応用する。

[Objective] To create a new type of receptor (GPCR) that binds to extracellular physiologically active substances and activates intracellular signaling factors. The quality of the product is different from the quality of the product. One of the selected products is activated. The other is the side effect. In one aspect, the development of chemical reagents is based on the development of chemical reagents that are important for the development of chemical reagents. In this study, we performed X-ray crystallographic analysis of the active state of the complex of GPCR (OX2R) and E2 receptor EP3 and G 2 receptor EP3 and Cryo-EM SPA (Cryo-EM SPA). This study is intended to contribute to the development of technologies for the comparison, information and rapid and rational development of GPCR-G complex structures. EP3-Gi Cryo-EM SPA 3.4A The structure of the complex is determined by the type of the substance, and the structure of the complex is determined by the type of the substance.(Suno R., 2001) et al Cell Reports 2022）。OX2R is the key to the structural determination of the complex. Analysis of the structure of GPCR-receptor complex and the conditions for the formation of stable receptor complex GPCR A is a stable complex. This condition applies to OX2R, EP3.

项目成果

Structural insights into the G protein selectivity revealed by the human EP3-Gi signaling complex

人类 EP3-Gi 信号复合物揭示的 G 蛋白选择性的结构见解

• DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111323
• 发表时间: 2022
• 期刊: Cell Rep.
• 作者: Ryoji Suno;Yukihiko Sugita;Kazushi Morimoto;Hiroko Takazaki;Hirokazu Tsujimoto;Mika Hirose;Chiyo Suno-Ikeda;Norimichi Nomura;Tomoya Hino;Asuka Inoue;Kenji Iwasaki;Takayuki Kato;So Iwata;Takuya Kobayashi
• 通讯作者: Takuya Kobayashi

ヒトプロスタグランジン受容体EP3-Gタンパク質複合体の構造解析

人前列腺素受体EP3-G蛋白复合物的结构分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Sango Junya;Kakihana Taichi;Takahashi Masahiko;Katsuragi Yoshinori;Anisimov Sergei;Komatsu Masaaki;Fujii Masahiro;寿野 良二
• 通讯作者: 寿野 良二

構造情報から読み解くGPCR活性化機構 －創薬に貢献するヒトGPCRの構造解析－

从结构信息解读GPCR激活机制 - 有助于药物发现的人类GPCR结构分析 -

• 发表时间: 2020
• 作者: Kakihana Taichi;Takahashi Masahiko;Katsuragi Yoshinori;Yamashita Shun-Ichi;Sango Junya;Kanki Tomotake;Onodera Osamu;Fujii Masahiro;寿野 良二
• 通讯作者: 寿野 良二

The Biophysical Society of Japan (BSJ) ? Miyazaki Meeting, September 2019 Session 1SHP?frontier of structure-function studies to unveil diverse GPCR signaling

日本生物物理学会（BSJ）？

• DOI: 10.1007/s12551-020-00689-2
• 发表时间: 2020
• 期刊: Biophysical Reviews
• 作者: Katayama Kota;Suno Ryoji
• 通讯作者: Suno Ryoji

Molecular basis for anti-insomnia drug design from structure of lemborexant-bound orexin 2 receptor

• DOI: 10.1016/j.str.2022.11.001
• 发表时间: 2022-12-01
• 期刊: STRUCTURE
• 影响因子: 5.7
• 作者: Asada, Hidetsugu;Im, Dohyun;Iwata, So
• 通讯作者: Iwata, So