Structural analysis and drug development of GPCRs

GPCR的结构分析和药物开发

• 批准号: 22H02751
• 负责人: 志甫谷 渉
• 金额: $ 9.9万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02751/
• 关键词: GPCR; クライオ電子顕微鏡法; 構造生物学; Cryo-EM; クライオ電子顕微鏡; 薬剤

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。

We have demonstrated the stability and activity of LPA by developing ONO-0740556, and LPA1 receptor by measuring EC50 value of 0.26 nM. The structure of human LPA1-Gi complex was determined by electron microscopy with ONO-074556 as the binding agent. The structure of ONO-0740556 is clearly observed. The binding site is opposite, the polar recognition field outside the cell and the water content in the membrane penetration field are opposite. ONO-0740556 has a head region that recognizes the polarity of the region, a long, closed region, a membrane penetration region, a receptor region, and an aqueous interaction region. We compared the structure of the activation mechanism of LPA1 receptor with that of the inactive state of LPA1 receptor. The results showed that the membrane penetration and movement of LPA1 receptor in the cell interior were obvious. For example, the positive charge of the acid residue is the same as the negative charge of the acid residue, and the recombination of the acid residue is necessary for the activation of the receptor. In addition, ONO-0740556 was used to confirm the binding of LPA1 and the formation of voids in the structure of LPA1. The results of the detailed comparative study show that the position of the LPA1-Gi complex is different from that of the GPCR-Gi complex. In addition, LPA1 and Gi are classified into 3-dimensional categories, and 4-dimensional structures are determined. The structure of the receptor and the interaction between the receptor and the G molecule are weak, and the dissociation of the receptor and the G molecule is weak.

项目成果

Cryo-EM structures of the β3 adrenergic receptor bound to solabegron and isoproterenol

与索拉贝隆和异丙肾上腺素结合的 β3 肾上腺素受体的冷冻电镜结构

• DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.04.065
• 发表时间: 2022
• 期刊: Biochemical and Biophysical Research Communications
• 影响因子: 3.1
• 作者: Nureki Ikko;Kobayashi Kazuhiro;Tanaka Tatsuki;Demura Kanae;Inoue Asuka;Shihoya Wataru;Nureki Osamu
• 通讯作者: Nureki Osamu