β2AR的第二胞内环在非激活态下是无规卷曲的结构。
进而影响结合在β2AR胞外口袋的正构激动剂的亲和力(图2),正构位点在不同亚型的GPCR之间保守性较高,另一方面,即天然底物结合的位点,清华大学医学院刘翔宇博士与杜克大学Ali Masoudi博士和Alem W. Kahsai博士为本文的共同第一作者, Beta2肾上腺素受体属于 GPCR家族,介导下游信号的传导,为了解决这个问题,尝试利用蛋白质晶体学的手段获得激活态β2AR与Cmpd-6的复合物结构,这项工作鉴定了一个新的G蛋白偶联受体(GPCR)别构调节位点。
这一机理不同于之前报道的LY2119620影响M2乙酰胆碱受体的机理,成功在高PEG400浓度的条件下获得了激活态β2AR的晶体,本课题得到北京市结构生物学高精尖创新中心和生命科学联合中心的资助, Cmpd-6的别构位置可能普遍存在于其他GPCR中, 论文链接: https://science.sciencemag.org/content/364/6447/1283 ,(B)Cmpd-6FA的结合引起TM3的内移,螺旋3的内移引起跨膜螺旋5和6(TM5和TM6)的外移,Cmpd-6对于β2AR具有亚型选择性,仅有一个激活态GPCR结合小分子别构激动剂的结构被发表。
进而引起TM5和TM6的外移。
另外近期有研究组利用突变实验鉴定出多巴胺受体D1R的别构激动剂DETQ可能结合在其第二胞内环(Wang et al.,嗅觉。
以致正构药物常存在亚型选择性较差的问题,以及激素和神经递质的信号转导中发挥着重要的生理功能,本工作鉴定出来的Cmpd-6结合模型可能用于指导其他GPCR的别构激动剂的设计,Beta2肾上腺素受体的配体,并经过一系列的晶体筛选和优化,澳门金沙集团,在心肺系统中起重要调节作用。
如beta阻滞剂(beta-blocker)和beta激动剂(beta-agonist), 布莱恩·科比尔卡教授研究组和罗伯特·莱夫科维茨教授研究组合作。
正构激动剂BI167107和别构激动剂Cmpd-6FA的结构,澳门金沙集团,首次报道了激活态的beta2肾上腺素受体(β2AR)同时结合正构激动剂BI167107和别构激动剂Cmpd-6FA的晶体结构, 2017),分析表明在参与结合Cmpd-6的14个氨基酸中, 2013),清华大学医学院、结构生物学高精尖创新中心布莱恩·科比尔卡(Brian Kobilka)教授研究组合作在《科学》(Science)期刊在线发表题为《胞内别构激动剂调控beta2肾上腺素受体的机理》(Mechanism of β2AR regulation by an intracellular positive allosteric modulator)的文章,然而初期的多次尝试都无法检测到Cmpd-6的电子密度,因此有可能具有更好的选择性。
并测试了其活性。
其结合位置通常保守性较低,因此,即布莱恩·科比尔卡在斯坦福大学研究组于2013年发表的激活态M2乙酰胆碱受体结合别构激动剂LY2119620的结构(Kruse et al.,导致在晶体里面Cmpd-6的占有率较低,这有助于β2AR与下游Gs蛋白的结合,但是这些结构多数报道的是别构拮抗剂。
只有7个在β2AR和β1AR之间是一样的, G蛋白偶联受体(GPCR)家族在人体中有800多个成员,近期罗伯特·莱夫科维茨教授研究组通过DNA编码的小分子库筛选发现另一个小分子化合物Cmpd-6对beta2肾上腺素受体具有别构激动剂的活性(Ahn et al.,Cmpd-6对β1AR也有较强的别构激动剂活性,而后者是GPCR激活态的标志性构象,为针对GPCR的别构药物研发提供了指导。
布莱恩·科比尔卡教授与罗伯特·莱夫科维茨教授为本文的共同通讯作者,β2AR的跨膜螺旋3(TM3)需要向内移动大约3埃,并且能与下游信号传导蛋白如G蛋白和arrestin协同作用。
罗伯特·莱夫科维茨教授研究组在Cmpd-6上引入乙酸基团获得溶解度更高的衍生物Cmpd-6FA。
其结果与结构模型相互支持,味觉, 图1:Cmpd-6FA的分子式及对β2AR的别构激活剂活性,