北京時間2021年6月24日晚23時,美國范安德堡研究所(Van Andel Institute)杜鵑和呂偉團隊和加州武田藥品公司的研究人員在《自然—結構與分子生物學》發表論文——“Structures of the TRPM5 channel elucidate mechanisms of activation and inhibition”。


該研究在國際上首次揭示了在味覺信號通路中扮演重要作用的TRPM5離子通道的高分辨率原子結構,并定義了其如何受鈣離子激活的分子機理。此外,該研究還發現了一類新型TRPM5特異性抑制劑的拮抗原理,為未來開發靶向TRPM5通道的專一性藥物奠定了基礎。


呂偉等首次揭示TRPM5離子通道的高分辨率原子結構,并定義了分子機理


味覺是人體重要的生理感覺之一,并很大程度上決定了我們的飲食習慣。味覺的感受主要由味蕾上的味覺細胞所介導并涉及到一系列的復雜的信號傳導過程。TRPM5是一個分布于II型味覺細胞中的電壓敏感型離子通道。早期研究證實TRPM5對甜味,苦味以及鮮味的感受起到了關鍵作用。此外,近期研究也表明TRPM5參與調控胰島素的分泌。雖然TRPM5的開關主要由細胞質中的鈣離子濃度所控制,但是這一過程的分子機制仍不明朗。


在本研究中,作者首先利用冷凍電鏡技術解析了TRPM5在無鈣離子和有鈣離子環境下的結構,分辨率達到2.3?。通過比較發現,TRPM5具有兩處鈣離子結合位點,一處位于跨膜結構域,另一處位于胞質結構域。進一步的電生理實驗表明,位于跨膜結構域的鈣離子結合位點對TRPM5的活性有至關重要的作用,而位于胞質結構域的鈣離子結合位點則調控TRPM5通道的電壓依賴性。兩個鈣離子的同時結合導致了蛋白質的構象發生變化,使得跨膜區域的離子通道能夠開放。


N′-(3,4-dimethoxybenzylidene)-2-(naphthalen-1-yl)acetohydrazide (NDNA)是一個TRPM5特異的抑制劑,其半抑制濃度在納摩爾區間(2.4nM)。為了了解該抑制劑的工作機理,研究者還解析了一個TRPM5與NDNA結合的高分辨率結構。NDNA結合在TRPM5跨膜區域中,并阻斷了鈣離子結合位點和離子通道的構象異變,從而使得TRPM5的活性被抑制。后續的突變體實驗進一步證實了NDNA結合位點的關鍵作用。


呂偉等首次揭示TRPM5離子通道的高分辨率原子結構,并定義了分子機理


綜上,該研究首次解析了電壓依賴型TRPM家族離子通道的開放結構,并解釋了其門控的分子機理。該研究也發現了一個新型高效的小分子拮抗劑的結合位點,并對未來研究TRPM5在組織中的功能提供了一個有效工具。


范安德堡研究所的阮錚博士,博士生Emery Haley以及研究科學家Ian J. Orozco博士為本文的共同第一作者,杜鵑博士和呂偉博士為文章的共同通訊作者。武田藥品公司的Mark Sabat博士,Richard Myers博士,以及范安德堡研究所的Rebecca Roth為本研究做出了突出貢獻。研究收到了美國衛生研究院,美國心臟研究協會等項目的聯合資助。


文章來源: 小柯, brainnews

免責聲明

我來說幾句

不吐不快,我來說兩句
最新評論

還沒有人評論哦,搶沙發吧~