Structural analysis and molecular modeling of high affinity binding and activation of β1-adrenergic receptor

β1-肾上腺素受体高亲和力结合和激活的结构分析和分子建模

基本信息

  • 批准号:
    11672210
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.24万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

(-)-RO363 is one of the β_1-selective agonists, and the affinity of (-)-RO363 for β_1AR is about 100-fold and 3000-fold higher than for β_2AR and β_3AR, respectively. Therefore, (-)-RO363 can be used as a tool to examine the binding site of β_1AR and a role in receptor activation by β_1-selective agonists. We made chimeric β_1/β_2ARs and Ala-substituted β_1ARs, and found several key amino acids responsible for β_1-selective binding of (-)-RO363 (Leu^<110> and Thr^<117> in the second transmembrane domain (TMD 2), and Phe^<359> in TMD 7). To analyze a role of these amino acids in the activation step, we made several mutants of a constitutively active (CA-) β_1AR with Ala substitution of the key amino acids responsible for β_1-selective binding. The degree of decrease in the affinity of CA-β_1AR for (-)-RO363 was essentially the same as that of wild type β_1AR when mutated at Leu^<110> and Thr^<117>. However, the affinity was decreased in Ala-substituted mutant of Phe^<359> compared to that of wild type β_1AR.Therefore, we concluded that Phe^<359> may be required for a conformational change of β_1AR induced by binding of (-)-RO363, and Leu^<110> and Thr^<117> may be necessary for the initial binding of (-)-RO363 with high affinity and Phe^<359> interacts with the N-substituent of (-)-RO363. Based on these results, we built a three-dimensional model of the binding domain for (-)-RO363. The model indicated that TMD 2 and TMD 7 of β_1AR form a binding pocket ; the methoxy phenyl group of N-substituent of (-)-RO363 seems to locate within the cavity surrounded by Leu^<110>, Thr^<117>, and Phe^<359>, and Leu^<110> and Phe^<359> interact with the phenyl ring of (-)-RO363, whereas Thr^<117> forms hydrogen bond with the methoxy group of (-)-RO363. These results can be also used for better drug design.
( - ) - RO363是β_1选择性激动剂之一,β_1AR的( - ) - RO363的亲和力分别比β_2AR和β_3AR高约100倍和3000倍。因此,( - ) - RO363可以用作检查β_1AR的结合位点的工具,并用β_1选择性激动剂在受体激活中的作用。我们制作了嵌合β_1/β_2AR和ALA取代的β_1ars,发现了几个关键氨基酸,负责( - ) - ro363(LEU^<110>和THR^<117>)的β_1选择性结合,在第二个Transmmbrane域中(TMD 2),以及Phe^<359> in tmd 7> in tmd 7>为了分析这些氨基酸在激活步骤中的作用,我们用ALA取代了负责β_1选择性结合的关键氨基酸的几个突变体(CA-)β_1AR。当在Leu^<110>和Thr^<117>突变时,Ca-β_1AR对( - ) - RO363的亲和力的降低与野生型β_1AR的降低程度与野生型β_1AR的降低程度相同。然而,与野生型β_1AR相比,Phe^<359>的ALA取代突变体中的亲和力降低了。因此,我们得出的结论可能需要pHE^<359>可能需要β_1AR的构象变化来引起(通过( - ) - RO363和LEU^<110>^<117>的结合而引起的β_1AR的构象变化 - 具有高亲和力和phe^<359>与( - ) - ro363的n-近感相互作用。基于这些结果,我们为( - ) - RO363构建了一个三维模型。该模型表明β_1AR的TMD 2和TMD 7形成一个结合口袋。 ( - ) - ro363的N-拟合的方法氧苯基似乎位于Leu^<110>,Thr^<117>和Phe^<359>和Leu^<110>和Phe^<110>和Phe^<110>和Phe^<359>与( - RO363的苯基环)相互作用的空腔中。 ( - ) - RO363。这些结果也可以用于更好的药物设计。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Sato, T.: "The contribution of third serine residue of β_2-adrenoceptor to interaction with and activation by isoproterenol"British Journal of Pharmacology. 128. 272-274 (1999)
Sato,T.:“β_2-肾上腺素受体的第三丝氨酸残基对异丙肾上腺素相互作用和激活的贡献”英国药理学杂志 128. 272-274 (1999)。
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Shiina,T.: "Interaction with β-arrestin determines the difference in internalization behavior between β_1-and β_2-adrenergic receptors."J.Biol.Chem.. 275. 29082-29090 (2000)
Shiina, T.:“与 β-arrestin 的相互作用决定了 β_1-和 β_2-肾上腺素受体之间内化行为的差异。J.Biol.Chem.. 275. 29082-29090 (2000)
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Shiina,T.: "Interaction with β-arrestin determines the difference in internalization behavior between β_1- and β_2-adrenergic receptors."J.Biol.Chem.. 275. 29082-29090 (2000)
Shiina, T.:“与 β-arrestin 的相互作用决定了 β_1- 和 β_2-肾上腺素受体之间内化行为的差异。J.Biol.Chem.. 275. 29082-29090 (2000)
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Nishida,M.: "G_<iα> and G_<oα> are target proteins of reactive oxygen species."Nature. 408. 492-495 (2000)
Nishida, M.:“G_<iα> 和 G_<oα> 是活性氧的靶蛋白。”《自然》408. 492-495 (2000)
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Shiina, T.: "Interaction with β-arrestin determines the difference in internalization behavior between β_1-and β_2-adrenergic receptors."J.Biol.Chem.. 275. 29082-29090 (2000)
Shiina, T.:“与 β-arrestin 的相互作用决定了 β_1-和 β_2-肾上腺素受体之间内化行为的差异。J.Biol.Chem.. 275. 29082-29090 (2000)
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