Structural analysis of G protein/Arrestin-GPCR complex for development of biased ligands

G 蛋白/Arrestin-GPCR 复合物的结构分析，用于开发偏向配体

基本信息

批准号：
19H03428
负责人：
寿野良二
金额：
$ 10.9万
依托单位：
Kansai Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

【目的】創薬ターゲットとして知られているGタンパク質共役受容体（GPCR)は細胞外からの生理活性物質と結合し、細胞内の種々のシグナル伝達因子を活性化する。Gタンパク質とアレスチンの異なるシグナル伝達経路の一方を選択的に活性化するリガンド（バイアスドリガンド）は、副作用のない治療薬として期待されている。一方で、バイアスドリガンドの開発には膨大な化合物スクリーニングの労力を要しており、効率的な薬剤開発技術が求められている。本研究では、GPCR（オレキシン2受容体（OX2R)およびプロスタグランジンE2受容体EP3とGタンパク質あるいはアレスチンとの複合体、作動薬結合状態構造のX線結晶構造解析およびクライオ電子顕微鏡単粒子解析（Cryo-EM SPA)を行う。本研究ではGPCR－Gタンパク質およびアレスチン複合体構造を比較した情報をもとに、迅速で合理的なバイアスドリガンドの開発とその技術の発展に貢献する。【研究実績】EP3-GiについてはCryo-EM　SPAにより３．４A分解能で構造決定できた。我々のグループでは別のサブタイプEP４-Gタンパク質との複合体構造も決定しており、Gタンパク質の種類が異なることからプロスタグランジン受容体のGタンパク質選択性の構造基盤について検討し、シグナル伝達活性に重要なアミノ酸について変異体による薬理学的解析を行って議論した論文を出版した（Suno R., et al Cell Reports 2022）。OX2RについてもGタンパク質複合体を調製したので構造決定を目指す。また、GPCR-アレスチン受容体複合体構造解析に向けて必要なコンポーネントの生産および安定な複合体形成条件をクライオ電子顕微鏡観察によるスクリーニングで検討している。様々なGPCRで検討しており、GPCR Aで安定な複合体を形成できた。この条件をOX2R, EP3に応用する。

[目的] G蛋白偶联受体（GPCR）被称为药物发现靶标，与细胞外的生理活性物质结合并激活各种细胞内信号转导因子。选择性激活 G 蛋白和抑制蛋白（偏向配体）的不同信号转导途径之一的配体有望成为无副作用的治疗剂。另一方面，偏向配体的开发需要大量的化合物筛选工作，并且需要高效的药物开发技术。在这项研究中，我们对 GPCR（食欲素 2 受体 (OX2R) 和前列腺素 E2 受体 EP3 与 G 蛋白或抑制蛋白的复合物）、激动剂结合结构和冷冻电子进行了 X 射线晶体学和冷冻电子显微镜单颗粒分析。显微镜单颗粒分析。在这项研究中，我们将基于通过比较 GPCR-G 蛋白和视紫红质抑制蛋白复合物的结构而获得的信息，为偏向配体的快速、合理的开发及其技术的发展做出贡献。使用 Cryo-EM SPA 获得 3.4A 分辨率的 Gi。与另一种亚型EP4-G蛋白的复合物结构也已确定，由于G蛋白的类型不同，我们将研究前列腺素受体G蛋白选择性的结构基础，并研究G蛋白选择性在前列腺素受体中的重要性。信号转导活性发表了一篇讨论突变氨基酸的药理学分析的论文（Suno） R. 等人 Cell Reports 2022）我们还制备了 G 蛋白复合物，旨在确定其结构。我们还将生产 GPCR-arrestin 受体复合物结构分析所需的成分，并创建稳定的复合物。通过使用冷冻电子显微镜筛选，我们研究了各种GPCR，并且我们能够与GPCR A形成稳定的复合物。我们将这些条件应用于OX2R和EP3。

项目成果

期刊论文数量（19）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ヒトプロスタグランジン受容体EP3-Gタンパク質複合体の構造解析

人前列腺素受体EP3-G蛋白复合物的结构分析

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
寿野　良二
通讯作者：
寿野　良二

Molecular basis for anti-insomnia drug design from structure of lemborexant-bound orexin 2 receptor

lemborexant 结合 orexin 2 受体结构的抗失眠药物设计的分子基础

DOI：
10.1016/j.str.2022.11.001
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
5.7
作者：
Asada Hidetsugu;Im Dohyun;Hotta Yunhon;Yasuda Satoshi;Murata Takeshi;Suno Ryoji;Iwata So
通讯作者：
Iwata So

Cryo-EM structure of the human MT1-Gi signaling complex.

人类 MT1-Gi 信号复合物的冷冻电镜结构。

DOI：
10.1038/s41594-021-00634-1
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Okamoto; H. H.; Miyauchi; H.; Inoue; A.; Raimondi; F.; Tsujimoto; H.; Kusakizako; T.; Shihoya; W.; Yamashita; K.; Suno; R.; Nomura; N.; Kobayashi; T.; Iwata; S.; Nishizawa; T.;Nureki; O.
通讯作者：
O.

創薬に資するGPCRの構造生物学

GPCR 的结构生物学有助于药物发现