Klasse B G-eiwit-gekoppelde receptoren (GPCR's) oefenen een essentiële werking uit bij hormonale homeostase en zijn belangrijke therapeutische doelen voor een verscheidenheid aan ziekten, waaronder metabole stoornissen zoals type 2 diabetes. Deze receptoren bestaan ​​uit een extracellulair domein (ECD) en een transmembraandomein (TMD), die beide nodig zijn om te interageren met hun verwante peptideliganden en om stroomafwaartse signaaltransductie te reguleren. Vanwege problemen bij de hoogwaardige eiwitbereiding, bepaling van de structuur van klasse B GPCR's van volledige lengte blijft een uitdaging, waardoor het begrip van moleculaire mechanismen van receptorwerking wordt beperkt.

Activering van de menselijke glucagonreceptor (GCGR) door zijn endogene ligand glucagon veroorzaakt de afgifte van glucose uit de lever tijdens vasten, waardoor het een potentieel medicijndoelwit is voor diabetes type 2. Vorig jaar, een groep wetenschappers van het Shanghai Institute of Materia Medica (SIMM) van de Chinese Academie van Wetenschappen bepaalde de kristalstructuur van de volledige GCGR gebonden aan een negatieve allosterische modulator NNC0640 en een remmend antilichaam mAb1, daarmee voor het eerst een duidelijk beeld van een full-length klasse B GPCR met hoge resolutie.

Onlangs, wetenschappers van SIMM bepaalden de kristalstructuur van GCGR in complex met een glucagon-analoog en gedeeltelijke agonist NNC1702. Deze structuur onthult, Voor de eerste keer, de moleculaire details van een klasse B GPCR-binding aan zijn peptide-ligand met hoge resolutie en onthult onverwacht de structurele complexiteit die receptoractivering regelt, waardoor het begrip van klasse B GPCR-signaaltransductie aanzienlijk wordt uitgebreid. De studie is gepubliceerd in Natuur .

Deze studie biedt enkele waardevolle inzichten in het activeringsmechanisme van GCGR. De meest opwindende bevinding is dat het linkergebied dat de ECD en TMD van de receptor verbindt, genaamd de "steel, " en de eerste extracellulaire lus ondergaan significante conformationele veranderingen in hun secundaire structuren in de peptide-gebonden GCGR-structuur in vergelijking met de eerder bepaalde niet-peptide-gebonden structuur. Dit leidt tot een duidelijke verandering in de relatieve oriëntatie tussen de ECD en TMD van de receptor om peptidebinding mogelijk te maken en receptoractivering te initiëren.

Verder, de stengel kan receptoractiviteit moduleren door conformationele bewegingen van de receptor TMD te vergemakkelijken. "Het is verbazingwekkend om te zien hoe het stengelgebied zo'n belangrijke rol speelt bij het reguleren van de receptorfunctie, hoewel het slechts 12 aminozuren bevat, "Zei SIMM-professor Dr. ZHAO Qiang. "Dit is nog nooit waargenomen in eerder opgeloste GPCR-structurele studies. Het verdiept de kennis over klasse B GPCR-signaleringsmechanismen aanzienlijk."

Gebaseerd op de structuur van het GCGR-NNC1702-complex, de onderzoekers voerden een reeks functionele studies uit met behulp van technieken zoals competitieve ligandbinding, cel signalering, moleculaire dynamica simulaties en dubbele elektron-elektron resonantie spectroscopie. De resultaten ondersteunen de GCGR-structuur en bevestigen de conformationele veranderingen van de receptor in verschillende functionele toestanden.

"De nieuw opgeloste GCGR-structuur biedt de meest nauwkeurige sjabloon tot nu toe voor het ontwerpen van geneesmiddelen gericht op GCGR, die nieuwe kansen biedt bij het ontdekken van geneesmiddelen voor de behandeling van diabetes type 2, " zei teamleider en SIMM-professor Dr. WU Beili.