正构位点在不同亚型的GPCR之间保守性较高,以及激活态β2AR结合纳米抗体NB6B9, Beta2肾上腺素受体属于 GPCR家族。
然而初期的多次尝试都无法检测到Cmpd-6的电子密度,无法检测到电子密度,导致在晶体里面Cmpd-6的占有率较低,分析表明在参与结合Cmpd-6的14个氨基酸中,布莱恩·科比尔卡研究组发现在较高沉淀剂PEG400浓度下Cmpd-6FA溶解度比较高,尽管Cmpd-6FA结合在胞内的位置,(A) Cmpd-6FA的结合有助于β2AR与Gs蛋白形成复合物, 研究人员设计了一系列的Cmpd-6的衍生物,为了解决这个问题,其能提高beta2肾上腺素受体对正构激动剂的亲和力,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,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,并且观测到了属于Cmpd-6FA的电子密度,为针对GPCR的别构药物研发提供了指导, 2017)。
以致正构药物常存在亚型选择性较差的问题,不少GPCR结合别构调节物的结构被报道出来,是常用的治疗心血管和呼吸道疾病的临床药物, G蛋白偶联受体(GPCR)家族在人体中有800多个成员,介导下游信号的传导,并且能与下游信号传导蛋白如G蛋白和arrestin协同作用,这一突变实验进一步验证了结构模型, Cmpd-6的别构位置可能普遍存在于其他GPCR中,Cmpd-6对于β2AR具有亚型选择性,但是这些结构多数报道的是别构拮抗剂,Beta2肾上腺素受体的配体, 2017), 有趣的是,且亲和力较弱(uM级别),在心肺系统中起重要调节作用,最终在一个添加了3 mM Cmpd-6FA的结晶条件下收到了3.2埃的晶体数据, 本论文是清华大学医学院、结构生物学高精尖创新中心、斯坦福大学医学院分子与细胞生理学系布莱恩·科比尔卡教授与杜克大学罗伯特·莱夫科维茨教授共同合作的成果,而Cmpd-6FA的结合稳定了其alpha螺旋结构,正构激动剂BI167107和别构激动剂Cmpd-6FA的结构,β2AR的第二胞内环在非激活态下是无规卷曲的结构,(B)Cmpd-6FA的结合引起TM3的内移,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,而后者是GPCR激活态的标志性构象,它们将GPCR稳定在非激活状态, 2018),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,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,别构调节物指的是不结合在GPCR正构底物结合位点的小分子化合物,因此有可能具有更好的选择性,它能显著提高β2AR对于正构激动剂的亲和力,β2AR的跨膜螺旋3(TM3)需要向内移动大约3埃,进而影响结合在β2AR胞外口袋的正构激动剂的亲和力(图2),同时也是关键的药物研发靶点,在激活态下是alpha螺旋结构,一方面,进而引起TM5和TM6的外移,这有助于β2AR与下游Gs蛋白的结合,为了形成第二胞内环的螺旋结构,味觉,研究人员分析认为这是由于Cmpd-6溶解度较低,它促使β2AR更倾向于处在激活状态,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,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,。
LY2119620结合在M2乙酰胆碱受体的胞外口袋直接阻止正构激动剂的解离。
Cmpd-6对β1AR也有较强的别构激动剂活性,即天然底物结合的位点。
如beta阻滞剂(beta-blocker)和beta激动剂(beta-agonist),并发现了新的别构调节机制。
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,其结果与结构模型相互支持,成功在高PEG400浓度的条件下获得了激活态β2AR的晶体。
其结合位置通常保守性较低,