Structural studies of heteromeric nicotinic acetylcholine receptors

异聚烟碱乙酰胆碱受体的结构研究

基本信息

  • 批准号:
    9155684
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.43万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-07-01 至 2021-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract Neuronal nicotinic acetylcholine receptors are essential therapeutic targets for addiction, mental health and neurodegenerative disorders. These pentameric ligand-gated ion channels are the prototypical members of the Cys-loop receptor superfamily, which mediate fast neurotransmission throughout the central and peripheral nervous systems. Here we propose to determine high-resolution structures of two representative neuronal nicotinic receptor subtypes. Structural analysis of nicotinic receptors has been hampered by the challenges of recombinant expression of eukaryotic membrane proteins. These proteins typically express at low levels and are unstable after purification. Furthermore, most nicotinic receptors are obligate heteromers and in many cases these heteromers can assemble as pentamers with different ratios of subunits. This complication of mixed stoichiometry is present among all Cys-loop receptor families but is best characterized in the nicotinic receptors. The structural heterogeneity results in physiologically important, finely tuned pharmacological and channel properties. In Aim 1, we propose to develop methods for expression and purification of these receptors that can assemble in multiple stoichiometries. In Aims 2 and 3 we propose to apply these approaches to determine structures of two heteromeric nicotinic receptors in physiologically- relevant and functionally-distinct alternate stoichiometries. The individual receptor structures will provide key insights into the structural underpinnings of ion permeation and ligand recognition. Comparison of the structures of the two receptors, and of alternative stoichiometries of the same receptor, will provide a reliable structural foundation for understanding the distinctive biophysical and pharmacological properties of each receptor subunit combination.
抽象的 神经元烟碱乙酰胆碱受体是成瘾,心理健康的必要治疗靶标 和神经退行性疾病。这些五聚合配方门控离子通道是典型的成员 Cys-loop受体超家族的介导了整个中央的快速神经传递 周围神经系统。在这里,我们建议确定两个代表性的高分辨率结构 神经元烟碱受体亚型。烟碱受体的结构分析受到了 真核膜蛋白重组表达的挑战。这些蛋白质通常在 低水平,纯化后不稳定。此外,大多数烟碱受体是jormige heteromers 在许多情况下,这些异构体可以作为具有不同比率亚基的五聚体组装。这 混合化学计量的并发症存在于所有Cys-loop受体家族中,但最好的特征在于 烟碱受体。结构异质性导致生理上重要的,精心调整 药理和通道特性。在AIM 1中,我们建议开发表达和 这些受体的纯化可以在多种化学计量中组装。在目标2和3中,我们建议 应用这些方法来确定在生理上 - 相关且功能上赋予的替代化学计量法。单个受体结构将提供关键 洞悉离子渗透和配体识别的结构基础。比较 两个受体的结构以及同一受体的替代化学图,将提供可靠的 理解每种的独特生物物理和药理特性的结构基础 受体亚基组合。

项目成果

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数据更新时间:2024-06-01

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