GPCR異源寡聚體跨膜結(jié)構(gòu)域在激活過程中的構(gòu)象變化研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-06 03:01
G蛋白偶聯(lián)受體（G protein-coupled receptor,GPCR）在細(xì)胞通訊中扮演重要角色。這類受體在結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)是都有一個(gè)七次跨膜螺旋結(jié)構(gòu)域（seven transmembrane domain,7TM）負(fù)責(zé)激活G蛋白。盡管單體形式的受體足以激活下游G蛋白,然而研究表明GPCR存在二聚化甚至寡聚化的復(fù)合物形式。GPCR寡聚體的形成以及寡聚體內(nèi)部單體之間的別構(gòu)效應(yīng)為下游信號(hào)整合提供了重要的調(diào)控方式。然而關(guān)于受體寡聚體組成的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)以及別構(gòu)效應(yīng)的分子機(jī)制尚未明晰。本文選取γ-氨基丁酸B型受體（γ-aminobutyric acid receptor type B,GABABR）為研究對(duì)象。首先,GABABR是由兩個(gè)同源亞基GABAB1（GB1）和GABAB2（GB2）組成的異源二聚體,是C族GPCR中第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的功能型異源二聚體,并且在內(nèi)源組織中相鄰GABABR異源二聚體可以通過GB1亞基形成穩(wěn)定存在的異源寡聚體。其次,GABABR異源二聚體內(nèi)部兩個(gè)亞基之間,以及寡聚體內(nèi)部兩個(gè)異源二...
【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：127 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
GPCR示意圖
華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文6圖1-2：GPCR信號(hào)通路與配體[14]。（a）受體與激動(dòng)劑結(jié)合后GPCR活性概述。上圖，經(jīng)典G蛋白通路。G蛋白α亞基GDP與GTP的交換引起G蛋白三聚體解離并與下游效應(yīng)分子結(jié)合。如Gαs激活腺苷酸環(huán)化酶（adenylylcyclase），Gβγ激活離子通道。下圖，arrestins（Arr）介導(dǎo)的GPCR信號(hào)通路。G蛋白偶聯(lián)受體激酶（GRK）對(duì)于受體羧基末端的磷酸化會(huì)促進(jìn)arrestins蛋白的招募和激活，包括通過與clathrin接頭蛋白2（adaptorpeotein2，AP2）的相互作用介導(dǎo)內(nèi)化，以及激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellularsignal-regulatedkinase，ERK）。（b）配體功效。（c）偏向性配體更傾向于激活某一條信號(hào)通路。Figure1-2:SchematicrepresentationoftheGPCRsingnalingpathwayandligands[14].(a)OutlineofGPCRactivityuponbindingofanagonisttoareceptor(R).Top,theclassicalGproteinpathway.ExchangeofGDPforGTPintheGproteinαsubunitleadstodissociationandinteractionwithdownstreameffectorssuchasGαsstimulationofadenylylcyclaseandGβγactivationofionchannels.Bottom,activatedGPCRscanalsosignalthrougharrestins.PhosphorylationofthereceptorC-terminaltailbyaGprotein–coupledreceptorkinase(GRK)promotesarrestin(Arr)recruitmentandactivation,includingendocytosisthroughinteractionswiththeclathrinadaptorprotein2(AP2)complexandactivationofextracellularsignal-regulatedkinase(ERK).(b)Efficacyofligands.(c)Biasedagonistsstimulateonepathwaypreferentiallyoveranother.
華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文10圖1-3：GPCR功能性相互作用的兩種方式[67]。（a）受體A產(chǎn)生的信號(hào)可以通過與受體B之間形成的下游信號(hào)的交叉串話影響B(tài)受體的信號(hào)。（b）功能性的交叉串話也可能最終來源于受體直接的相互作用產(chǎn)生的變構(gòu)調(diào)控。Figure1-3:TwopossiblewaysforfunctionalinteractionbetweenGPCRs[67].(a)SignalgeneratedbyGPCRAcaninfluencethesignalingofasecondGPCRthroughcrosstalkbetweentheirsignalingpathways.(b)Functionalcrosstalkmayalsoeventuallyoccurthroughanallostericinteractionbetweenreceptorsthroughdirectcontactbetweentheproteins.1.3.1C族受體是其他GPCR的模型C族受體在進(jìn)化的早期就與其他GPCR不同[68]，在結(jié)構(gòu)，化學(xué)計(jì)量學(xué)以及激活機(jī)制方面與其他GPCR存在差異[66]。C族受體的胞外區(qū)由結(jié)合激動(dòng)劑的VFT組成，通過半胱氨酸富集區(qū)（cysteine-richdomain，CRD）與7TM相連，其中GABABR除外，GABABR不存在半胱氨酸富集區(qū)，VFT區(qū)通過一段連接子（linker）直接與7TM相連。C族受體是自發(fā)性二聚體，亞基通過VFT區(qū)氨基端裂片（lobe）之間的疏水界面（mGluRs）或者極性界面（GABABR）相連。激動(dòng)劑與VFT區(qū)兩個(gè)裂片之間的裂口處結(jié)合，從而穩(wěn)定VFT區(qū)兩個(gè)裂片的關(guān)閉構(gòu)象。mGluRs二聚體VFT區(qū)的關(guān)閉構(gòu)象使得受體的兩個(gè)VFT區(qū)不僅通過氨基端裂片I相連，也可以通過靠近細(xì)胞膜的裂片II相連，因?yàn)榫w結(jié)構(gòu)顯示激動(dòng)劑的結(jié)合使得一個(gè)VFT區(qū)相對(duì)于另一個(gè)VFT區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)了70°[27,28,35,46,69]。受體在激活過程中VFT區(qū)較大的構(gòu)象變化以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)極有可能影響兩個(gè)七次跨膜區(qū)的相對(duì)位置[70,71]，由此產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)信號(hào)（圖1-4）。最近發(fā)表的mGluR5靜息態(tài)以及結(jié)合激動(dòng)劑和正向變構(gòu)劑的激活態(tài)的全長晶體結(jié)構(gòu)很好的印證了這一觀點(diǎn)[46]。
本文編號(hào)：2900593
【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
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【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
GPCR示意圖
華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文6圖1-2：GPCR信號(hào)通路與配體[14]。（a）受體與激動(dòng)劑結(jié)合后GPCR活性概述。上圖，經(jīng)典G蛋白通路。G蛋白α亞基GDP與GTP的交換引起G蛋白三聚體解離并與下游效應(yīng)分子結(jié)合。如Gαs激活腺苷酸環(huán)化酶（adenylylcyclase），Gβγ激活離子通道。下圖，arrestins（Arr）介導(dǎo)的GPCR信號(hào)通路。G蛋白偶聯(lián)受體激酶（GRK）對(duì)于受體羧基末端的磷酸化會(huì)促進(jìn)arrestins蛋白的招募和激活，包括通過與clathrin接頭蛋白2（adaptorpeotein2，AP2）的相互作用介導(dǎo)內(nèi)化，以及激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellularsignal-regulatedkinase，ERK）。（b）配體功效。（c）偏向性配體更傾向于激活某一條信號(hào)通路。Figure1-2:SchematicrepresentationoftheGPCRsingnalingpathwayandligands[14].(a)OutlineofGPCRactivityuponbindingofanagonisttoareceptor(R).Top,theclassicalGproteinpathway.ExchangeofGDPforGTPintheGproteinαsubunitleadstodissociationandinteractionwithdownstreameffectorssuchasGαsstimulationofadenylylcyclaseandGβγactivationofionchannels.Bottom,activatedGPCRscanalsosignalthrougharrestins.PhosphorylationofthereceptorC-terminaltailbyaGprotein–coupledreceptorkinase(GRK)promotesarrestin(Arr)recruitmentandactivation,includingendocytosisthroughinteractionswiththeclathrinadaptorprotein2(AP2)complexandactivationofextracellularsignal-regulatedkinase(ERK).(b)Efficacyofligands.(c)Biasedagonistsstimulateonepathwaypreferentiallyoveranother.
華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文10圖1-3：GPCR功能性相互作用的兩種方式[67]。（a）受體A產(chǎn)生的信號(hào)可以通過與受體B之間形成的下游信號(hào)的交叉串話影響B(tài)受體的信號(hào)。（b）功能性的交叉串話也可能最終來源于受體直接的相互作用產(chǎn)生的變構(gòu)調(diào)控。Figure1-3:TwopossiblewaysforfunctionalinteractionbetweenGPCRs[67].(a)SignalgeneratedbyGPCRAcaninfluencethesignalingofasecondGPCRthroughcrosstalkbetweentheirsignalingpathways.(b)Functionalcrosstalkmayalsoeventuallyoccurthroughanallostericinteractionbetweenreceptorsthroughdirectcontactbetweentheproteins.1.3.1C族受體是其他GPCR的模型C族受體在進(jìn)化的早期就與其他GPCR不同[68]，在結(jié)構(gòu)，化學(xué)計(jì)量學(xué)以及激活機(jī)制方面與其他GPCR存在差異[66]。C族受體的胞外區(qū)由結(jié)合激動(dòng)劑的VFT組成，通過半胱氨酸富集區(qū)（cysteine-richdomain，CRD）與7TM相連，其中GABABR除外，GABABR不存在半胱氨酸富集區(qū)，VFT區(qū)通過一段連接子（linker）直接與7TM相連。C族受體是自發(fā)性二聚體，亞基通過VFT區(qū)氨基端裂片（lobe）之間的疏水界面（mGluRs）或者極性界面（GABABR）相連。激動(dòng)劑與VFT區(qū)兩個(gè)裂片之間的裂口處結(jié)合，從而穩(wěn)定VFT區(qū)兩個(gè)裂片的關(guān)閉構(gòu)象。mGluRs二聚體VFT區(qū)的關(guān)閉構(gòu)象使得受體的兩個(gè)VFT區(qū)不僅通過氨基端裂片I相連，也可以通過靠近細(xì)胞膜的裂片II相連，因?yàn)榫w結(jié)構(gòu)顯示激動(dòng)劑的結(jié)合使得一個(gè)VFT區(qū)相對(duì)于另一個(gè)VFT區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)了70°[27,28,35,46,69]。受體在激活過程中VFT區(qū)較大的構(gòu)象變化以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)極有可能影響兩個(gè)七次跨膜區(qū)的相對(duì)位置[70,71]，由此產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)信號(hào)（圖1-4）。最近發(fā)表的mGluR5靜息態(tài)以及結(jié)合激動(dòng)劑和正向變構(gòu)劑的激活態(tài)的全長晶體結(jié)構(gòu)很好的印證了這一觀點(diǎn)[46]。
本文編號(hào)：2900593
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