Structural analysis of biased agonism in GPCR and drug discovery

GPCR 和药物发现中偏向激动的结构分析

• 批准号: 19J22636
• 负责人: 前田 信太郎
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J22636/
• 关键词: GPCR; S1P; バイアスド・アゴニスト; 結晶構造解析; cryo-EM; シグナル伝達; 構造解析; 活性化機構

Gタンパク質共役受容体(GPCR)は細胞外からの刺激に応じてその構造を変化させ、3量体Gタンパク質やアレスチンなどの細胞内の情報伝達を担う分子を活性化する。これまでに数多くのGPCR作動薬 (アゴニスト)が開発されたことにより、アゴニストの中には内在性基質とは異なるシグナル・プロファイルを示すもの(バイアスド・アゴニスト)があることが報告されてきた。しかしながら、これらのバイアスド・アゴニストが同一のGPCRに対してどのような構造変化を引き起こすのかは未だに解明されていない。本研究ではスフィンゴシン1-1リン酸 (S1P)を受容するS1PR3と様々なリガンドの複合体の構造を解析することで、バイアスド・アゴニストがどのように細胞内のシグナル伝達にバイアスを掛けているのか明らかにするとともに、目的のシグナルのみを伝えるバイアスド・アゴニストをデザインできるようにすることを目的としている。本年度は、昨年度まとめた論文が公開された。さらに、バイアスドアゴニストであるd16:1 S1Pの結合した状態のS1PR3を結晶構造解析で決定した。しかしながら、受容体側の構造は内在性アゴニストの結合した状態とほとんど同じで、バイアスの機構の構造生物学的解明には至らなかった。この原因はGタンパク質が結合するときに始めてリガンドによる構造の違いが見出せるのではないかと考えた。そこで、超低温電子顕微鏡を用いた単粒子解析によって、Gタンパク質複合体の構造解明を試みた。Gタンパク質が結合することで、リガンドと受容体単体の構造では見られなかった構造変化が確認された。これらの知見からバイアスドアゴニズム機構が解明されることが期待される。

G タ ン パ ク by total service quality, let body (GPCR) は extracellular か ら の stimulus に 応 じ て そ を の structure - the さ せ, amount of 3 G タ ン パ ク qualitative や ア レ ス チ ン な ど の の intelligence 伝 da を bear う molecules in cells を activeness す る. こ れ ま で に more く の GPCR actuation 薬 (ア ゴ ニ ス ト) が open 発 さ れ た こ と に よ り, ア ゴ ニ ス ト の in に は internality matrix と は different な る シ グ ナ ル · プ ロ フ ァ イ ル を shown す も の (バ イ ア ス ド · ア ゴ ニ ス ト) が あ る こ と が report さ れ て き た. し か し な が ら, こ れ ら の バ イ ア ス ド · ア ゴ ニ ス ト が same の GPCR に し seaborne て ど の よ う な structure - the を lead き up こ す の か は not だ に interpret さ れ て い な い. In this study, で スフィ スフィ ゴシ ゴシ ゴシ 1-1リ <e:1> acid (S1P) を by let す る S1PR3 と others 々 な リ ガ ン ド の complex の tectonic analytical す を る こ と で, バ イ ア ス ド · ア ゴ ニ ス ト が ど の よ う に intracellular の シ グ ナ ル 伝 da に バ イ ア ス を hang け て い る の か ら Ming か に す る と と も に, purpose の シ グ ナ ル の み を 伝 え る バ イ ア ス ド · ア ゴ ニ ス ト を デ ザ イ ン で Youdaoplaceholder0 るようにする とを とを objective と て る る る. The が papers of this year and the まとめた papers of last year were made public が. さ ら に, バ イ ア ス ド ア ゴ ニ ス ト で あ る d16:1 S1P の combining し た state の S1PR3 を crystallization structure で decided し た. し か し な が ら の, let body side structure は internality ア ゴ ニ ス ト の combining し た state と ほ と ん ど with じ で, バ イ ア ス の agencies interpret の structural biology に は to ら な か っ た. こ の reason は G タ ン パ ク qualitative が combining す る と き に beginning め て リ ガ ン ド に よ る tectonic の violations い が shows せ る の で は な い か と exam え た. そ こ で, ultra-low temperature electronic 顕 micromirror を with い た 単 particle analytical に よ っ て, G タ ン パ ク qualitative complex の tectonic interpret を try み た. G タ ン パ ク qualitative が combining す る こ と で, リ ガ ン ド と is の let body 単 body structure で は see ら れ な か っ た structure - the が confirm さ れ た. Youdaoplaceholder2 れら れら opinions らバ らバ アスドアゴニズム アスドアゴニズム institutions が explanations される とが とが とが expectations される.

项目成果

アゴニスト結合型スフィンゴシン-1-リン酸受容体の結晶構造解析

激动剂结合 1-磷酸鞘氨醇受体的晶体结构分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 前田信太郎;岩田想;萩原正敏;前田信太郎
• 通讯作者: 前田信太郎

Crystal structure of active Sphingosine-1-phosphate receptor 3

活性 1-磷酸鞘氨醇受体 3 的晶体结构

• 发表时间: 2021
• 作者: 前田信太郎、椎村祐樹、浅田秀基、Fangkia Luo;南後恵理子、井上飛鳥、岩田想、萩原正敏;前田信太郎
• 通讯作者: 前田信太郎

スフィンゴシン-1-リン酸受容体におけるバイアスドアゴニズム機構

1-磷酸鞘氨醇受体的偏向激动机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 前田信太郎;岩田想;萩原正敏
• 通讯作者: 萩原正敏

バイアスドリガンド

偏向配体

• 发表时间: 2020

Endogenous agonist-bound S1PR3 structure reveals determinants of G protein-subtype bias.

• DOI: 10.1126/sciadv.abf5325
• 发表时间: 2021-06
• 期刊: Science advances
• 影响因子: 13.6
• 作者: Maeda S;Shiimura Y;Asada H;Hirata K;Luo F;Nango E;Tanaka N;Toyomoto M;Inoue A;Aoki J;Iwata S;Hagiwara M
• 通讯作者: Hagiwara M