Structural Basis and Molecular Mechanism of GPCR-Arrestin Interactions
GPCR-Arrestin 相互作用的结构基础和分子机制
基本信息
- 批准号:10713322
- 负责人:
- 金额:$ 39.63万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-08-01 至 2028-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:ArrestinsBindingCalciumCellsComplexCryoelectron MicroscopyDissectionDrug DesignDrug TargetingG Protein-Coupled Receptor SignalingG protein coupled receptor kinaseG-Protein-Coupled ReceptorsGTP-Binding ProteinsHormonesHumanImmune responseInterventionIonsMediatingMolecularMoodsNeurotransmittersPathway interactionsPharmaceutical PreparationsPhosphorylationPhosphotransferasesPhotonsPhysiological ProcessesPublishingReportingResolutionSafetySignal PathwaySignal TransductionStructureTaste PerceptionTherapeuticTransducersVisionVisualizationblood pressure regulationchemokine receptordesigngenetic regulatory proteininsightnovelprotein complexreceptor bindingreceptor functionresponsetool
项目摘要
Project Summary/Abstract
G protein coupled receptors are essentially the molecular messengers of the cell,
transducing signals from outside to inside. The signals are remarkably diverse, including a single
photon, ion like calcium, neurotransmitters and hormones. Humans have more than 800 GPCRs
for recognizing different signals, but only three types of transducers, G proteins, GPCR kinases
(GRKs) and arrestins. GRKs phosphorylate GPCRs whereas G proteins and arrestins directly
bind GPCRs, send the signal to downstream effectors and cause a cellular response. Comparing
structures of GPCR bound to G protein and arrestin will provide valuable insights into the
functional selectivity and guide the design of more potent drugs with better safety profiles. There
are currently >300 structures of GPCR−G protein complex reported but only 8 published
structures of GPCR−arrestin complex, which highlights the relative difficulty in obtaining suitable
arrestin complexes for structural analysis. My lab focuses on the understudied GPCR−arrestin
signaling pathway. We have developed a novel tool which stabilizes GPCR−arrestin complexes
for cryo-electron microscopy studies and used that to visualize how the atypical chemokine
receptor 3 engages arrestins in various ways at near-atomic resolution. For the next five years,
we plan to expand the study to many important GPCR−arrestin pairs to understand the structural
details to aid the design of selective interventions. This study will open the way to a detailed
dissection of the mechanism of arrestin-mediated GPCR signaling but also to structure-based
drug design.
项目总结/摘要
G蛋白偶联受体本质上是细胞的分子信使,
将信号从外部传递到内部。信号是非常多样化的,包括一个单一的
光子、钙离子、神经递质和激素。人类有800多个GPCR
但只有三种类型的转换器,G蛋白,GPCR激酶
(GRK)和抑制素。GRKs磷酸化GPCR,而G蛋白和抑制蛋白直接
结合GPCR,将信号发送到下游效应器并引起细胞应答。比较
结合G蛋白和抑制蛋白的GPCR结构将为研究GPCR的作用机制提供有价值的见解。
功能选择性和指导设计更有效的药物具有更好的安全性。那里
目前报道了超过300种GPCR−G蛋白复合物的结构,但只有8种发表
GPCR-抑制蛋白复合物的结构,这突出了获得合适的
用于结构分析的抑制蛋白复合物。我的实验室专注于研究不足的GPCR-抑制蛋白
信号通路我们已经开发出一种新的工具,稳定GPCR-抑制蛋白复合物
用于冷冻电子显微镜研究,并利用它来可视化非典型趋化因子如何
受体3在近原子分辨率下以各种方式与抑制蛋白结合。在接下来的五年里,
我们计划将研究扩展到许多重要的GPCR-抑制蛋白对,以了解其结构
细节,以帮助设计有选择的干预措施。这项研究将开辟一条详细的道路,
对抑制蛋白介导的GPCR信号传导机制的剖析,
药物设计
项目成果
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