研究文章生物化学

神经降压素受体1与小分子配体的复合物显示完全,部分和反向激动的结构决定因素。

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科学进步  27 Jan 2021:
卷7号5,eabe5504
DOI:10.1126 / sciadv.abe5504
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  • Fig. 1 配体根据其药理特性诱导正构配体结合口袋的收缩或膨胀。

    (A完全激动剂NTS的化学结构8–13 SRI-9829,部分激动剂RTI-3a和反向激动剂SR48692和SR142948A。 (BNTSR1-H4结构中的配体结合腔体积X 与所示的配体复合。 FA,完全激动剂; PA,部分激动剂; IA,反向激动剂; ECL,细胞外环。 (C脱脂态NTSR1-H4的相应腔X。 (D)相对于载脂蛋白状态的配体结合腔体积的定量。受体骨架以浅灰色卡通表示。配体显示为棒,NTS8–13 颜色为黄色,SRI-9829为青色,RTI-3a为紫色,SR48692为粉红色,SR142948A为橙色。氧,氮和氯原子分别以红色,蓝色和绿色表示。配体结合腔体体积显示为着色为相应配体的固体表面,并使用程序POVME 2.0(62)。 (E激动剂诱导的Gq 表达野生型rNTSR1的细胞中的信号转导。将数据标准化为10μMNTS的响应8–13 和 are shown as means ±重复进行3到11个独立实验的SEM。 EC50 (中位数有效浓度)值,NTS8–13:2.06(1.62至2.61)nM; SRI-9829:408.6(262.9至635.1)nM; RTI-3a:1815(789至4173)nM。 E最大限度 as % of 10 μM NTS8–13,NTS8–‍13:95.7(92.9至98.5); SRI-9829:91.7(84.7至98.6); RTI-3a:31.0(25.6至36.4)。括号中给出了95%的置信区间(CI)。

  • Fig. 2 rNTSR1结构的体系具有完全激动剂(FA),部分激动剂(PA),反向激动剂(IA)或处于apo状态,均从细胞外观察。

    为了清楚起见,在这些概述结构中省略了配体和DARPin融合体。 (A)NTSR1-H4的高度相似结构的叠加X 绑定到NTS的完整激动剂8–13 和 SRI-9829. (B)从载脂蛋白状态到部分激动剂到完全激动剂的运动,如NTSR1-H4X;载脂蛋白状态,RTI-3a(PA),NTS8–13 (FA). (C)从反向激动剂到完全激动剂的运动,如NTSR1-H4中所示X; SR48692(IA),SR142948A(IA),NTS8–13 (FA). (D)从反向激动剂到完全激动剂的运动,如反向突变的NTSR1-H4bm中所示X 构造; NTS SR48692(IA)8–13 (FA). The receptor backbone is depicted in cartoon representation and is colored as indicated in the legend. Shifts of the extracellular tips of TM6 and TM7 toward a more contracted binding site are indicated by black straight arrows. The helix tip movements in Å以红色表示。

  • Fig. 3 rNTSR1的激动剂结合袋和激动剂结合模式的叠加。

    (AC)(A)NTS的详细交互8–13 (FA),(B)SRI-9829(FA)和(C)RTI-3a(PA)带有受体,从细胞外侧观察。 FA,完全激动剂; PA,部分激动剂。受体骨架以卡通表示,并以浅灰色显示。配体显示为棒状;颜色如 Fig. 1。相互作用的受体残基显示为浅绿色的棒状。 L213和L234是NTSR1-H4中存在的突变(分别在野生型rNTSR1中为R和V)。 NTS中涉及的有序水分子8–13 binding is shown as a red sphere. H-bonds and salt bridges are depicted by dashed blue lines, cation-π相互作用由洋红色虚线和卤素-π interactions are depicted by dashed red lines. The DARPin fusion has been omitted for clarity. (D)SRI-9829和RTI-3a的化学结构。每个配体的核心支架用红色虚线圆圈(吲哚基)或红色虚线矩形(吡唑基)突出显示。 (EF)(E)NTS绑定方式的比较8–13 和SRI-9829(均为FA)和(F)NTS8–13 (FA)和RTI-3a(PA)。在复合物叠加后,为清楚起见已省略了受体。

  • Fig. 4 反向激动剂–binding pockets of rNTSR1 and superposition of binding modes.

    (AB)(A)NTSR1-H4bm的详细相互作用X 绑定到SR48692(IA)和(B)NTSR1-H4X 从细胞外侧看,与SR142948A(IA)结合。受体骨架以卡通表示,并以浅灰色显示。配体显示为棒状,SR48692被涂成棕色,SR142948A被涂成橙色。相互作用的受体残基显示为浅绿色的棒状。 L234是存在于NTSR1-H4和NTSR1-H4bm中的突变(野生型rNTSR1中为V)。氢键和盐桥由蓝色虚线表示,卤素-π相互作用由红色虚线表示。为了清楚起见,省略了DARPin融合。在SR142948A配合物中,F331和Y347的侧链可能与配体形成疏水接触,但它们的电子密度不能很好地分辨它们,因此无法建模。后一个配体的烷基胺链可能指向细胞外空间,但在电子密度中不可见,这可能是由于其构象柔性(图S5E)(20)。 (C)SR48692和SR142948A的化学结构。每个配体的吡唑核心支架由红色虚线矩形突出显示。 (DF)(D)NTS绑定方式的比较8–13 (FA)和SR48692(IA),(E)NTS8–13 (FA)和SR142948A(IA),以及(F)SR48692(IA)和SR142948A(IA),从与(A)和(B)类似的角度来看。 FA,完全激动剂; IA,反向激动剂。 NTS8–13 以黄色表示。叠加后,为清楚起见已省略了接收器。

  • Fig. 5 激动剂和反向激动剂的异丁基和金刚烷基的立体效应。

    (AC)NTS的叠加8–13 (FA)和SR48692(IA)配合物在本研究中得到解决,显示(A)TM6在F331处的倾斜6.58 (B)突出亮氨酸的异丁基链所占据的空间13 和 by F3316.58 以及(C)金刚烷基部分和F331占据的空间6.58从膜平面观看。 FA,完全激动剂; IA,反向激动剂。受体骨架以卡通表示。 NTS8–13 复合物以黄色上色,而SR48692复合物以棕色上色。侧链显示为木棍,并着色为相应的主链。亮氨酸的异丁基链13 和SR48692的金刚烷基部分显示为棒状和范德华球,其余的配体显示为细棒状。 F3316.58 也显示为范德瓦尔斯球。为了清楚起见,省略了TM4,ECL2,TM5和TM7。

  • Fig. 6 配体结合引起的细胞外rNTSR1部分的骨干和侧链扰动。

    (AB载脂蛋白结构与(A)NTS配合物的叠加8–13 (FA)和(B)SRI-9829(FA),从细胞外侧观察。 (C)SRI-9829(FA)和RTI-3a(PA)复合物的叠加。 (D)NTS的叠加8–13 (FA) and SR48692 (IA) complexes. FA, full agonist; PA, partial agonist; IA, inverse agonist. Backbone and key residues are shown as cartoon and sticks, respectively, and are colored as indicated in the legend. In the apo structure and SR48692 complex, W339 is poorly visible in the electron density (figs. S6F and S12A) and is thus shown as transparent thin sticks. Cβ表示侧链在电子密度中不可见。 1至3之间的骨干重排Å用细黑箭头表示,并且主干重排>黑色粗箭头表示3Å。为了清楚起见,省略了配体,受体N末端和DARPin。 (E)NTS的差异8–13 affinity (pKi)或G的效能q signaling (pEC50)相对于野生型rNTSR1的选定突变体。 pKi 值来自竞争配体结合实验(表S8)和pEC50 values were derived from concentration-response curves (table S9). Data are shown as means ±重复进行3到11个独立实验的SEM。

  • Fig. 7 螺旋间极性网络和疏水核心残基。

    (A)激动剂结合的NTSR1-ELF(PDB ID:4XEE)中螺旋间极性网络的叠加(10)和反向激动剂结合的NTSR1-H4bmX。 FA,完全激动剂; IA,反向激动剂。 TM4,ECL2,TM5的一部分和融合蛋白已被省略。 (B)与(A)相同结构的疏水核心残基。 ECL1,TM3至TM5和融合蛋白已被省略。受体残基显示为棒,配体显示为细棒。如图所示,对主干,残基和配体进行着色。相关的侧链重排由黑色弯曲箭头指示,而主链重排由黑色直箭头指示。 (C)单个残基对激动剂结合和受体活化的影响。条形表示计算的亲和力的差异(pKi)或G的效能q signaling (pEC50)(相对于野生型rNTSR1)。 pKi values for NTS8–13 来自竞争配体结合实验(表S8);心电图50 values for NTS8–13-induced IP1 generation were derived from concentration-response curves (table S9). Data are shown as means ±SEM重复进行三到五个独立实验。

  • 补充材料

    神经降压素受体1与小分子配体的复合物显示结构 完全,部分和反向激动的决定因素

    马蒂亚·德鲁吉(Mattia Deluigi),Alexander Klipp,Christoph Klenk,Lisa Merklinger,Stefanie A.Eberle, Lena Morstein,Philipp Heine,Peer R.E.Mittl,Patrick Ernst,Theodore M.Kamenecka, 何媛君,圣地亚哥·瓦卡,帕斯卡·埃格洛夫,安妮·玛丽·昂格,安德烈亚斯·普吕克顿

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    该PDF文件包括:

    • 无花果S1至S16
    • 表S1至S12
    • 笔记S1
    • 补充材料和方法
    • 参考

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