研讨提醒多巴胺受体D3配体选择性和激活Gi的构造根底

多巴胺（dopamine，DA）是人体中枢神经体系和四周神经体系的次要神经递质之一，通过联合多巴胺受体发扬紧张心理功效，包含培训、影象、认知、奖励、感情、调理情绪和节制活动等。多巴胺受体属于G卵白偶联受体（G protein-coupled receptor， GPCR）超家族，包括D1R到D5R共五个受体成员，此中，D1R和D5R两个亚型偶联激活型G卵白（Gs），D2R、D3R和D4R通过激活克制型G卵白（Gi）发扬其生物学功效。多巴胺旌旗灯号转导的失衡和改动是招致一些精力类疾病（包含帕金森症、精力决裂症、阿尔兹海默症和亨廷顿氏病等）的起因之一，作为多巴胺受体中的紧张成员，D3R是以后一些疾病的热点靶点之一。临床用于帕金森病（parkinson"大众s disease）医治的药物多是D2R和D3R的冲动剂，如临床获批用于帕金森病和不安腿综合征（Willis-Ekbom病）医治的普拉克索（pramipexole）等。普拉克索和小分子冲动剂PD128907均可激活D2R和D3R，尤其对D3R亚型表示出优于D2R和D4R的选择性。恒久以来，以抗帕金森疾病药物为代表的年夜部门多巴胺受体冲动剂以散布更普遍的D1R和D2R为药物靶点，但越来越多的研讨标明，D3R更集中地散布在年夜脑中某些对精力疾病极症结的部位，如腹侧纹状体，包含伏隔核、丘脑、海马体和皮质。理论上，内源性配体多巴胺和年夜部门用于临床医治的多巴胺受体冲动剂药物均表示出对D3R亚型更高的亲和力。这些标明，D3R受体在精力疾病的产生倒退和药物开辟中具备紧张位置和代价，通过对D3R受体进行构造药理学研讨、提醒配体选择性的分子机制对懂得D3R激活和设计出高效低毒的多巴胺受体靶向药物具备实际意义和利用代价。虽然今朝已有一些多巴胺受体亚型的高分辩率构造得到解析，包含D2R、D3R和D4R与拮抗剂联合复合物的晶体构造及D2R与冲动剂复合物的冷冻电镜构造等，但D3R与冲动剂联合复合物的构造仍未得到解析，这限定了学界对D3R配体辨认和受体激活机制的懂得，晦气于研发基于构造的靶向D3R受体药物。

2月5日，中国迷信院上海药物研讨所研讨员徐华强和副研讨员程曦、浙江年夜学医学院与浙江省良渚试验室研讨员张岩、北卡罗来纳年夜学教堂山分校传授Bryan L. Roth等单干在Molecular Cell上，在线颁发题为Structures of the human dopamine D3 receptor-Gi complexes的研讨结果。该研讨初次解析了D3R别离与帕金森病医治药物普拉克索和小分子冲动剂PD128907及克制型Gi卵白复合物的高分辩率冷冻电镜构造，提醒了配体选择性辨认和激活D3R的分子机制。

研讨职员采取单颗粒冷冻电镜，别离对普拉克索和小分子冲动剂PD128907激活D3R后造成的复合物进行告终构重塑，解析出D3R在两种配体激活环境下与Gi卵白的复合物构造。此中，普拉克索与D3R-Gi复合物构造的分辩率为3.0埃；PD128907与D3R-Gi复合物构造的分辩率为2.7埃，代表了以后A型GPCR冷冻电镜构造研讨的最高解析度（图1）。

通过比照D3R受体与普拉克索和PD128907两种冲动剂联合的构造细节，研讨职员发现两种小分子冲动剂与受体联合存在显明的特征区别；通过与D2R和D4R激活扣构的比对阐发发现，联合口袋中TM6上的6.55位组氨酸的空间地位是决议配体对多巴胺受体亚型D2R、D3R和D4R选择性的决议性因素。研讨职员探讨了多巴胺受体各亚型偶联上游Gs和Gi选择性的机制，发现受体TM6上三个特定地位的差别残基（6.31， 6.36和6.38位）是招致分歧多巴胺受体亚型选择性偶联Gs或Gi的决议因素，这与徐华强团队此前报道的“Rhodopsin-Gi构造提醒的Gs/Gi选择性机制”相契合。进一步研讨发现，D3R与其他Gi偶联GPCR相似，均通过高度类似的静电互相作用类型偶联上游Gi卵白。此外，该研讨还提醒了多巴胺受体偶联Gi和Go这两类高度激进的G卵白类型选择方向性的分子根底。D3R具备Go卵白的选择方向性，D2R对Gi卵白具备更高的选择性。研讨职员通过察看D2R和D3R的构造发现，相比于D2R，D3R的TM6更具刚性、摆动幅度更小，招致发生了更小尺寸的跨膜螺旋胞内口袋；和Gi相比，Go卵白具备绝对更小的氨基酸侧链，是以，D3R较D2R表示出更显着的Go卵白偶联方向性（图2）。

综上，该研讨应用单颗粒冷冻电镜技术，初次解析出选择性D3R冲动剂、D3R受体与效应G卵白的复合物构造，从而在原子分辩率上具体阐释了D3R受体选择性辨认配体、被激活后与G卵白偶联的分子机制。该研讨论述了多巴胺受体D3R配体辨认选择性和激活机制等紧张的生物学识题，为开辟以多巴胺受体为靶标的选择性药物提供了紧张的构造模子。(100yiyao.com）