Structural analysis and drug development of GPCRs

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我々はLPAの安定なアナログであるONO-0740556を開発し、ヒトLPA1受容体に対してEC50値0.26 nMのアゴニスト活性を示した。そしてクライオ電子顕微鏡法を用いて、ONO-074556が結合したhuman LPA1-Gi複合体構造を3.5オングストローム分解能で決定した。ONO-0740556の構造は、オルソステリックサイト内で明確に観察された。アゴニスト結合部位はは、細胞外側の極性認識領域と膜貫通領域内の疎水性ポケットからなる。ONO-0740556の頭部リン酸およびグリセロール部位は極性認識部位に位置し、長いアシル鎖は曲がった状態で膜貫通ポケットに収まり、受容体と広範な疎水性相互作用を形成していた。我々はLPA1受容体の活性化機構についてアゴニスト結合の活性状態とアンタゴニスト結合の不活性状態の構造を比較した結果、その過程で細胞内側の膜貫通ヘリックスの移動が明らかになった。また、正電荷を持つアミノ酸残基がアンタゴニストとアゴニスト両方の負電荷を同様に認識し、受容体の活性化に必要なモチーフの再編成が起こることがわかった。さらに、ONO-0740556という化合物がLPA1に結合することで引き起こされる構造変化を調べた結果、細胞内側にGタンパク質を認識するための空洞が形成され、Gタンパク質との結合が確認できた。詳細な比較検討の結果、LPA1-Gi複合体におけるGiタンパク質の位置が他のGPCR-Gi複合体と異なることが明らかになった。。さらに、LPA1とGiのアライメントに基づいた3次元分類を行い、4つの異なる構造を同定した。これらの構造から、受容体とGタンパク質の相互作用が弱まる過程が示され、GTP結合に伴う受容体とGタンパク質の解離過程が示唆された。