跳到主要内容

感谢您访问nature.com。您使用的浏览器版本对CSS的支持有限。为获得最佳体验，我们建议您使用最新版本的浏览器(或关闭Internet Explorer的兼容模式)。同时，为了确保持续的支持，我们将不使用样式和JavaScript来显示站点。

结合M蛋白的亚型选择性拮抗剂的结构分析2毒蕈碱的受体

自然化学生物学体积14，页面1150 - 1158 (2018）引用本文

主题

摘要

人毒蕈碱受体2是g蛋白偶联受体家族毒蕈碱受体的五种亚型之一。毒蕈碱受体是多种神经退行性疾病的靶点。挑战在于设计针对五种毒蕈碱受体之一的亚型选择性配体。我们报道了热稳定突变体M的高分辨率结构2受体结合亚型选择性拮抗剂AF-DX 384和非选择性拮抗剂NMS。热稳定突变S110R2是用我们小组之前开发的理论策略预测出来的。M .的晶体结构和药理性质的比较2受体表明，S110R突变体中的Arg模拟了钠离子的稳定作用，已知钠离子可以变构稳定A类gpcr的失活状态。分子动力学模拟表明，M2受体与M相比3.受体导致AF-DX 384的亚型选择性。

这是订阅内容的预览，通过你的机构访问

相关的文章

引用这篇文章的开放获取文章。

访问选项

租用或购买这篇文章

只要你需要，就可以得到这篇文章

39.95美元

了解更多

价格可能会在结账时计算当地税收

图1:M2-BRIL和绑定NMS的S110R突变体。
图2:M2具有激动剂和拮抗剂的变体。
图3:酪氨酸盖子的构象变化。
图4:M2AF-DX 384的受体。
图5:S110R M结构稳定性分析2与野生型相比，突变体M2使用MD模拟。
图6:MD模拟AF-DX 384亚型选择性分析。

数据可用性

所报道的晶体结构的原子座标和结构因子已按加入代码存放在蛋白质数据库中5 zk8(M2-BRIL-NMS),5 zkc(S110R-BRIL-NMS),5 zkb银行(S110R-BRIL-AF-DX 384),5 zk3(S110R-BRIL-QNB),5 yc8(S110R-BRIL-NMS: Hg)。原始衍射图像也存储在Zenodo数据存储库(https://doi.org/10.5281/zenodo.1172266S110R-BRIL-NMS: Hg,https://doi.org/10.5281/zenodo.1094808为他人)。

参考文献

  1. Fredriksson, R.， Lagerström, m.c.， Lundin, l.g.。& Schiöth, H. B. g蛋白偶联受体在人类基因组中形成五个主要家族。系统发育分析，类群和指纹。摩尔。杂志。63; 1256-1272(2003)。

    文章中科院谷歌学者

  2. Wess, J.， Eglen, R. M. & Gautam, D.毒蕈碱乙酰胆碱受体:突变小鼠为药物开发提供了新的见解。Nat, rev，药物发现。6， 721-733(2007)。

    文章中科院谷歌学者

  3. Kruse, a.c, Hu, J, Kobilka, b.k. & Wess, J.毒蕈碱乙酰胆碱受体x射线结构:药物开发的潜在意义。咕咕叫。当今。杂志。16， 24-30(2014)。

    文章中科院谷歌学者

  4. 考尔菲尔德，m.p.和伯德索尔，n.j.m.国际药理学联合会。第十七章。毒蕈碱类乙酰胆碱受体的分类。杂志。牧师。50， 279-290(1998)。

    中科院PubMed谷歌学者

  5. Haga, K.等。人M2毒蕈碱乙酰胆碱受体与拮抗剂结合的结构。自然482， 547-551(2012)。

    文章中科院谷歌学者

  6. 克鲁斯，a.c.等人。M3毒蕈碱乙酰胆碱受体的结构和动力学。自然482， 552-556(2012)。

    文章中科院谷歌学者

  7. 克鲁斯，a.c.等人。毒蕈碱乙酰胆碱受体的激活和变构调节。自然504， 101-106(2013)。

    文章中科院谷歌学者

  8. Thal, d.m.等人。M1和M4毒蕈碱乙酰胆碱受体的晶体结构。自然531， 335-340(2016)。

    文章中科院谷歌学者

  9. Thorsen, T. S. S, Matt, R.， Weis, W. I. & Kobilka, B. K.。修饰的T4溶菌酶融合蛋白促进G蛋白偶联受体的结晶发生。结构22， 1657-1664(2014)。

    文章中科院谷歌学者

  10. 安田，S.等。A类G蛋白偶联受体中常见的热点突变残基:鉴定热稳定突变，然后确定两个示例受体的三维结构。期刊。化学。B121中文信息学报，6341-6350(2017)。

    文章中科院谷歌学者

  11. Juan, A. & Ballesteros, H. W. G蛋白偶联受体结构-功能关系的三维模型构建和计算探测的集成方法。方法>。25， 366-428(1995)。

    文章谷歌学者

  12. 卡特里奇，V.等。变构钠在A类GPCR信号中的作用。学生物化学的发展趋势。科学。39， 233-244(2014)。

    文章中科院谷歌学者

  13. 怀特，K. L.等。激活微开关与GPCR信号变构钠位点的结构联系。结构26, 259 - 269。e5(2018)。

    文章中科院谷歌学者

  14. de light, r.a.， Kourounakis, a.p.和IJzerman, a.p. G蛋白偶联受体的逆激动作用:(病理)生理相关性和药物发现的意义。Br。j .杂志。130， 1-12(2000)。

    文章谷歌学者

  15. [3H]AF-DX 384与克隆和天然毒蕈碱受体的结合。j .杂志。其他实验。259， 601-607(1991)。

    中科院PubMed谷歌学者

  16. Tränkle, C.， Andresen, I.， Lambrecht, G.和Mohr, K.。选择性拮抗剂AF-DX 384的M2受体结合:可能涉及共同变构位点。摩尔。杂志。53， 304-312(1998)。

    文章谷歌学者

  17. 黄晓芳，余宇，黄晓芳。M2/M4毒蕈碱受体在精神分裂症和情绪障碍中的结合。大脑，胡说。65; 397-403(2005)。

    文章中科院谷歌学者

  18. Teaktong, T.等。前扣带皮层毒蕈碱M2和M4受体:与路易体痴呆的神经精神症状有关Behav。大脑Res。161， 299-305(2005)。

    文章中科院谷歌学者

  19. 北田一，K，戴，J. C.和基里安，R.4受体拮抗剂为毒蕈碱M的自身受体作用提供了进一步的证据2受体亚型。欧元。j .杂志。383， 53-56(1999)。

    文章中科院谷歌学者

  20. 皮戈特，M.等。毒蕈碱受体配体吡仑西平、AF-DX 384、(R,R)-I-QNB和(R,S)-I-QNB与人脑结合的比较分布j .化学。Neuroanat。24; 211-223(2002)。

    文章中科院谷歌学者

  21. Gibbons, A. S, Scarr, E.， McLean, C.， Sundram, S.和Dean, B.双相情感障碍和重度抑郁障碍受试者额叶皮层毒毒碱受体结合减少。j .影响。Disord。116， 184-191(2009)。

    文章中科院谷歌学者

  22. Hattori, M.， Hibbs, R. E.和Gouaux, E.基于荧光检测尺寸排除色谱的膜蛋白预结晶筛选热稳定性试验。结构20.， 1293-1299(2012)。

    文章中科院谷歌学者

  23. Gregory, K. J, Sexton, P. M.和Christopoulos, A.毒蕈碱乙酰胆碱受体的变构调节。咕咕叫。Neuropharmacol。5， 157-167(2007)。

    文章中科院谷歌学者

  24. Vickery, o.n.等。Na的细胞内转移+处于活性状态的g蛋白偶联受体结构26, 171 - 180。e2(2018)。

    文章中科院谷歌学者

  25. Heitz, F.等。假定的人毒蕈碱M2受体结合位点的定点诱变。欧元。j .杂志。380， 183-195(1999)。

    文章中科院谷歌学者

  26. jakubbi, J. & El-fakahany, E. E.毒蕈碱乙酰胆碱受体M1和M2上G蛋白结合动力学和活化选择性的差异。摩尔杂志。70， 656-666(2006)。

    文章谷歌学者

  27. Bhattacharya, S, Lee, S, Grisshammer, R.， Tate, C. G. & Vaidehi, N.。G蛋白偶联受体热稳定突变的快速计算预测。j .化学。理论第一版。10， 5149-5160(2014)。

    文章中科院谷歌学者

  28. Vaidehi, N.， Grisshammer, R.和Tate, C. G.突变如何使g蛋白偶联受体热稳定?趋势杂志。科学。37， 37-46(2016)。

    文章中科院谷歌学者

  29. Hess, B.， Bekker, H.， Berendsen, H. J. C.和Fraaije, J. G. E. M. LINCS:分子模拟的线性约束求解器。j .第一版。化学。18， 1463-1472(1997)。

    文章中科院谷歌学者

  30. Darden, T.， York, D. & Pedersen, L.粒子网格Ewald: An N∙log(N)方法求解大系统中的Ewald和。j .化学。理论物理。98， 10089(1993)。

    文章中科院谷歌学者

  31. 刘伟等。钠离子调控gpcr变构的结构基础。科学337， 232-236(2012)。

    文章中科院谷歌学者

  32. 艾迪，m.t.等。A2中药物结合与细胞内信号传导的变构耦合一个腺苷受体。细胞172, 68 - 80。e12汽油(2018)。

    文章中科院谷歌学者

  33. dr . R. O.等。药物与g蛋白偶联受体结合的途径和机制。Proc。国家的。学会科学。美国108中文信息学报，13118-13123(2011)。

    文章中科院谷歌学者

  34. Suno, R.等。人食欲素2受体与亚型选择性拮抗剂EMPA结合的晶体结构。结构26, 7-19。e5(2018)。

    文章中科院谷歌学者

  35. 用脂质中间相结晶膜蛋白的结构测定。Protoc Nat。4， 706-731(2009)。

    文章中科院谷歌学者

  36. 上野，G.等。SPring-8 MX光束线的远程访问和自动化。AIP配置过程1741， 050021(2016)。

    文章谷歌学者

  37. Hirata, K, Foadi, J, Evans G. & Hasegawa, K. Z. O.微聚焦光束线的结构生物学。方法结构。医学杂志。施普林格Protoc。241 - 273(2016)。

  38. Yamashita, K, Hirata, K. & Yamamoto, M. KAMO:微晶体的自动化数据处理。Acta Crystallogr。D结构。医学杂志。74， 441-449(2018)。

    文章中科院谷歌学者

  39. 卡布希，W. Xds。Acta Crystallogr。D杂志。Crystallogr。66， 125-132(2010)。

    文章中科院谷歌学者

  40. Foadi, J.等人。聚类程序的最佳选择数据集从多个晶体在大分子晶体学。Acta Crystallogr。D杂志。Crystallogr。69中文信息学报，1617-1632(2013)。

    文章中科院谷歌学者

  41. McCoy, A. J.等。相位晶体软件。j:。Crystallogr。40， 658-674(2007)。

    文章中科院谷歌学者

  42. 亚当斯博士等人。PHENIX:基于python的综合性大分子结构解决方案系统。Acta Crystallogr。D杂志。Crystallogr。66科学通报，213-221(2010)。

    文章中科院谷歌学者

  43. 埃姆斯利，P.，洛坎普，B.，斯科特，W. G.和考坦，K.。Acta Crystallogr。D杂志。Crystallogr。66中文信息学报，486-501(2010)。

    文章中科院谷歌学者

  44. 操作系统。S.等级，版本1.102。http://www.globalphasing.com(2011)。

  45. sch ttelkopf, a.w.和van Aalten, d.m.f. PRODRG:蛋白质配体复合物的高通量晶体学工具。Acta Crystallogr。D杂志。Crystallogr。60， 1355-1363(2004)。

    文章谷歌学者

  46. SHELXC/D/E的实验相位:结合链示踪和密度修饰。Acta Crystallogr。D杂志。Crystallogr。66， 479-485(2010)。

    文章中科院谷歌学者

  47. Hess, B.， Kutzner, C.， van der spel, D.和Lindahl, E. GROMACS 4:高效，负载平衡和可扩展的分子模拟算法。j .化学。理论第一版。4， 435-447(2008)。

    文章中科院谷歌学者

  48. Oostenbrink, C, Villa, A.， Mark, A. E.和van Gunsteren, W. F. A.基于水化和溶剂化自由焓的生物分子力场:GROMOS力场参数集53A5和53A6。j .第一版。化学。25， 1656-1676(2004)。

    文章中科院谷歌学者

  49. Schrödinger, L. Maestro, version 9.0(纽约，2009)。

  50. 贝伦森，H. J. C.， Postma, J. P. M.， Van Gunsteren, W. F.和Hermans, J.水与蛋白质水合作用的相互作用模型。在分子间作用力:量子化学和生物化学耶路撒冷专题讨论会，卷14(编普尔曼，B.) 331-342(施普林格，多德雷赫特，荷兰，1981年)。

  51. 宫本，S. & Kollman, P. A. Settle:用于刚性水模型的SHAKE和RATTLE算法的分析版本。j .第一版。化学。13952-962(1992)。

    文章中科院谷歌学者

  52. 蒙特卡罗数据中自由能差的有效估计。j .第一版。理论物理。22， 245-268(1976)。

    文章谷歌学者

  53. t, M. R. & Pande, V. S.通过指数平均计算自由能的效率和偏差的比较，Bennett接受比，和热力学积分。j .化学。理论物理。122， 144107(2005)。

    文章谷歌学者

下载参考

致谢

我们感谢JST (S.I.)研究加速计划的支持;日本文部科学省(MEXT)支持药物发现和生命科学研究平台项目(药物发现、信息学和结构生命科学平台);JSPS-NSF国际化学合作(ICC) (T.K.和B.K.);武田科学基金(京都大学)和R.S.);日本医学研究与开发机构(日本医学研究与开发机构);JSPS KAKENHI(批准号15K08268予R.S.;15H06862至K.Y.);日本内阁府科学技术创新委员会(内阁府)ImPACT项目。S.L.和N.V.进行的MD模拟得到NIH R01-GM097261 (N.V.)的支持。我们感谢SPring-8的光束线工作人员的数据收集和处理，以及T. Sumiyoshi提供的配体信息。 The X-ray crystallography data collection was performed at SPring-8 (Proposal No. 2013A1379, 2013B1092, 2013B1184, 2014A1301, 2014B1273, 2014B1355, 2015A1044, 2015A1080, 2015B2044, and 2015B2080). DNA sequencing analysis was performed at the Medical Research Support Center, Graduate School of Medicine, Kyoto University. T. Nakagita made a diagram of the structure formula of ligands.

作者信息

作者及单位

  1. 京都大学医学研究生院细胞生物学与药物化学系，日本京都sakyo区吉田近野町

    Suno良治，堀田昭一郎，Tawaramoto真，Tsujimoto Hirokazu, So Iwata &小林拓也

  2. 美国加州杜阿尔特市希望之城贝克曼研究所分子成像与治疗系

    Sangbae Lee和Nagarajan Vaidehi

  3. 美国斯坦福大学医学院分子与细胞生理学系，美国加州斯坦福

    Shoji Maeda & Brian K. Kobilka

  4. 千叶大学理学院与分子手性研究中心，日本千叶意象

    安田聪和村田武

  5. RIKEN, SPring-8中心，兵库县，日本

    山下庆太郎，平田邦夫，山本雅明

  6. 日本科学技术振兴机构，胚胎科学技术前期研究(PRESTO)，日本埼玉县川口

    平田国雄和村田武

  7. 京都大学先进能源研究所和能源科学研究生院，日本京都宇治市

    Masahiro木下光男

  8. 日本科学技术振兴机构，研究加速计划，膜蛋白晶体学项目，日本京都，Sakyo-ku，吉田，konocho

    所以岩田聪

  9. 日本科学技术振兴机构(JST)和日本医学研究开发机构(AMED)，进化科学技术核心研究中心(CREST)，日本京都sakyo区吉田河野町

    Takuya小林

作者
  1. Suno良治
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  2. Sangbae李
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  3. Shoji Maeda
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  4. Satoshi Yasuda
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  5. Keitaro山下式
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  6. 国Hirata
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  7. 丰田章一郎Horita
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  8. 田原真
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  9. 鸠山Tsujimoto
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  10. 武日本村田公司
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  11. Masahiro木下光男
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  12. 山本正树
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  13. 布莱恩·k·科比尔卡
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  14. 纳贾Vaidehi
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  15. 所以岩田聪
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

  16. Takuya小林
    查看作者出版物

    您也可以在中搜索该作者PubMed谷歌学者

贡献

R.S.和T.K.设计了这个项目。s.y.， t.m.和M.K.使用理论策略发现了热稳定突变体。r.s.， m.s.t.和H.T.进行了受体的表达和纯化。H.T和S.M.进行结合实验。R.S.和M.S.T.使受体结晶。r.s.， k.y.和K.H.收集并处理了衍射数据。我负责数据收集和数据处理。R.S.和s.h.解决并改进了结构。sl进行了MD模拟。S.L.和N.V.进行了分析，N.V.撰写了与MD模拟相关的手稿。 T.K, B.K.K., and S.I. supervised the overall project. R.S., S.M., N.V. and T.K. wrote the manuscript. All authors discussed the results and commented on the manuscript.

相应的作者

对应到Suno良治或Takuya小林。

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有利益冲突。

额外的信息

出版商的注意:b施普林格《自然》杂志对已出版的地图和机构的管辖权要求保持中立。

补充信息

补充信息

补充图1-9、补充表1-5

报告总结

权利和权限

转载及权限

关于本文

通过CrossMark验证货币和真实性

引用本文

Suno, R, Lee, S, Maeda, S。et al。结合M蛋白的亚型选择性拮抗剂的结构分析2毒蕈碱的受体。化学与生物14科学通报，1150-1158(2018)。https://doi.org/10.1038/s41589-018-0152-y

下载引用

  • 收到了：

  • 接受：

  • 发表：

  • 发行日期：

  • DOI：https://doi.org/10.1038/s41589-018-0152-y

这篇文章是由

搜索

高级搜索

快速链接

自然简报:转化研究

报名参加自然简报:转化研究时事通讯-在生物技术，药物发现和制药的顶级故事。

获取翻译研究中重要的内容，每周免费发送到您的收件箱。 注册《自然简报:转化研究》
Baidu
map