構造生物学に基づく脂質受容体のリガンド-二量体-活性化変換の解明と医薬応用

基于结构生物学和药物应用阐明脂质受体的配体二聚体激活转化

基本信息

批准号：
21H02633
负责人：
杉本幸彦
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

プロスタグランジン(PG)は最も代表的な生理活性脂肪酸であり、GPCR受容体を介して多彩な作用を発揮する。本研究は、研究代表者がこれまでに得た予備的結果と最近解明されたPG受容体の結晶構造を基に、リガンドの負電荷カルボン酸と受容体の正電荷アルギニン(R)間のイオン結合が、安定的結合と二量体化を引き起こし、これがG蛋白質非依存性のβ-arrestin (βarr)活性化やヘテロ会合受容体の共役G蛋白質(ヘテロ)活性化を可能にするとの仮説を検証することで、脂肪酸リガンドに保存された受容体活性化機構の理解を目的とする。研究計画としては、①EP4受容体によるβarr活性化、②EP3受容体によるFP共役Gqのヘテロ活性化を解析の中心に据え、PGカルボン酸フリー/メチル体が野生型(WT)/RQ変異型受容体の二量体化に対して効力差があることを示し、リガンド-受容体間塩橋形成の寄与を調べる。内因性PG受容体による炎症作用をメチル体が回避することを示し、バイアス型作動薬や持続性作動薬の創出などに貢献する。他の脂質分子をリガンドとするGPCRについても検討し、本機構の普遍性を探る。これまでに、カルボン酸結合部位であるPG受容体・第7膜貫通ドメインのArg残基の変異体RQ変異体を作出し、PGカルボン酸フリー体による①EP4受容体を介したβarr活性化、②EP3受容体を介したヘテロ活性化は、いずれも低下することを見出した。現在、WT/RQ変異のEP3/EP4受容体に対するPGカルボン酸フリー/メチル体の結合活性やG蛋白質活性化が大きく変わらないことを検証するとともに、ホモ多量体化やヘテロ多量体化へのRQ変異の影響を検討中である。

前列腺素（PGS）是最具代表性的生理活性脂肪酸，并通过GPCR受体发挥各种作用。 Based on the preliminary results obtained by the principal investigator and the recently elucidated crystal structure of the PG receptor, this study aims to understand the receptor activation mechanism conserved in fatty acid ligands by testing the hypothesis that ionic binding between the negatively charged carboxylic acid of the ligand and the positively charged arginine (R) of the receptor leads to stable binding and dimerization, allowing G蛋白质非依赖性的β-甲蛋白（βARR）激活和异异性相关受体的保守G蛋白（杂种）活化。 The research plan focuses on 1) βarr activation by the EP4 receptor and 2) heteroactivation of FP-conjugated Gq by the EP3 receptor, and demonstrates that PG carboxylate-free/methyl forms differ in potency against dimerization of wild-type (WT)/RQ mutant receptors, and investigates the contribution of ligand-receptor salt bridge formation.它表明甲基避免了内源性PG受体的炎症作用，并有助于产生偏见的激动剂和持续的激动剂。我们还将研究使用其他脂质分子作为配体的GPCR来探索该机制的普遍性。到目前为止，我们已经在PG受体的第7个跨膜域中创建了ARG残基突变体突变体，即PG受体是羧酸结合位点，发现1）通过EP4受体通过EP3受体通过EP3受体激活的1）βARR激活，通过PG羧酸形式降低了EP3受体。当前，我们正在验证，对于WT/RQ突变EP3/EP4受体，PG无羧酸盐/甲基形式和G蛋白激活的结合活性并没有显着差异，并且我们还研究了RQ突变对同型氧化和异杀性的影响。