humain Adenosine A2A Récepteur: Mécanisme Moléculaire de la liaison de ligand et de l’activation

humain Adenosine A2A Récepteur: Mécanisme Moléculaire de la liaison de ligand et de l’activation

ConceptsA2AR cristallisation: sélection des différents états conformationnelsLa détermination de la structure de A2AR a nécessité l’application de nouvelles techniques d’ingénierie des protéines pour verrouiller le récepteur dans des états conformationnels définis et faciliter la croissance des cristaux qui diffractent à haute résolution. caractéristiques de A2AR qui dictent quels ligands il peut se lier et si les ligands agissent comme agonistes, pour promouvoir la signalisation, ou des antagonistes, pour bloquer la signalisation.L’activation induite par le ligand de A2ARThe les changements moléculaires qui sont induites dans A2AR par liaison agoniste, qui facilitent la protéine G La différence dans la structure primaire et ternaire entre les quatre sous-types d’AR qui est finalement responsable de leur spécificité de liaison au ligand et les profils pharmacologiques.IntroductionPurinergique de signalisation est principalement moi diaté par des nucléosides puriques extracellulaires et des nucléotides, y compris l’adénosine et l’adénosine triphosphate (ATP), mais aussi par des bases puriques telles que la caféine et la xanthine. Les récepteurs purinergiques sont des protéines membranaires intégrales qui sont divisées en trois classes, P1 (mieux connu sous le nom de récepteurs d’adénosine), P2Y et P2X (Burnstock, 2006). Les deux récepteurs P1 et P2Y appartiennent à la famille des récepteurs couplés aux protéines G (GPCR), alors que les récepteurs P2X sont des canaux ioniques ATP-dépendants. Les récepteurs de l’adénosine (AR) sont divisés en quatre sous-types, A1, A2A, A2B et A3 (Fredholm et al., 2001), largement exprimés dans le système nerveux central ainsi que dans les tissus périphériques cardio-vasculaires, respiratoires, rénaux, et les systèmes immunitaires (Fredholm et al., 2001, 2011). L’adénosine extracellulaire est l’agoniste endogène de toutes les AR, mais des différences dans l’affinité de liaison de l’adénosine, la distribution tissulaire, le niveau d’expression et la préférence de couplage entre les sous-types donnent un profil de signalisation distinct (Cieslak et coll., 2008; A1R et A3R activent principalement les protéines G hétérotrimériques appartenant à la famille des E / S G, qui inhibent la production d’AMPc par l’adénylate cyclase, par contre A2AR et A2BR activent principalement les membres de la famille de G, qui stimulent la production d’AMPc (Jacobson et Gao, 2006). Protéine G β γ Les sous-unités contribuent également à la signalisation à travers les voies MAPK (mitogen-activated protein kinase) et phospholipase C (PLC) (Jacobson et Gao, 2006). Les AR interviennent dans les fonctions cytoprotectrices générales associées à l’adénosine extracellulaire, certains des processus physiologiques clés étant régulés par des sous-types individuels: sommeil, vasoconstriction et inhibition de la libération de neurotransmetteurs par A1R; le sommeil, l’angiogenèse et l’immunosuppression par A2AR; intégrité vasculaire et préconditionnement myocardique par A2BR; La régulation des mastocytes et le préconditionnement myocardique par A3R (Fredholm et al., 2011) ont été proposés comme cibles potentielles dans une grande variété de conditions physiopathologiques: arythmie, ischémie, troubles du sommeil, douleur, démence, parkinson, insuffisance rénale, asthme le diabète de type 2, le glaucome, l’inflammation et le cancer (Jacobson et Gao, 2006, Cieslak et al., 2008, Sawynok, 2016). Cependant, l’un des défis de l’intervention thérapeutique a été de cibler les sous-types de RA individuels avec une spécificité suffisante pour limiter les effets secondaires hors cible (Chen et al., 2013). Des approches de chimie médicinale ont été utilisées pour développer une gamme de composés présentant une spécificité de sous-type améliorée (M ü ller et Jacobson, 2011), mais très peu ont été approuvés pour utilisation clinique, en partie à cause de la persistance d’effets secondaires indésirables ( Chen et al., 2013, Glukhova et al., 2017). D’autres améliorations dans la spécificité du sous-type, couplées au développement de modulateurs allostériques (Gentry et al., 2015) qui se lient à l’extérieur du site orthostérique, et les ligands biaisés (Kenakin et Christopoulos, 2013) qui peuvent cibler une voie de signalisation distincte associée à un sous-type AR individuel, peuvent aider à éliminer complètement les effets secondaires. La conception de médicaments basée sur la structure, qui implique le criblage in silico de vastes banques de composés contre des structures de récepteurs déterminés expérimentalement, offre un énorme potentiel pour le développement d’une nouvelle génération de ligands orthostériques, allostériques et biaisés hautement sélectifs. Jusqu’à récemment, cette approche était entravée (Jazayeri et al., 2015). La détermination de la structure des GPCR est notoirement difficile en raison de leur nature conformationnellement dynamique et de leur mauvaise thermostabilité lorsqu’ils sont extraits de la membrane plasmique. Au cours de la dernière décennie, des stratégies de cristallisation ont révolutionné la biologie structurale des GPCR, notamment des approches de génie protéique, telles que les protéines de fusion (Cherezov et al., 2007, Chun et al., 2012), les anticorps (Rasmussen et al. , 2007, 2011a) et la thermostabilisation conformationnelle (Magnani et al., 2008; Serrano-Vega et al., 2008; Shibata et al., 2009), ainsi que des développements techniques, tels que la phase cubique lipidique (LCP) (Landau et Rosenbusch, 1996, Caffrey, 2015). A2AR humain a été à la pointe de cette révolution et est maintenant l’un des meilleurs GPCR structurellement caractérisés, avec plus de 30 structures déposées dans la banque de données de protéines (PDB; Table ​ Table1) .1). C’est le seul récepteur pour lequel des structures de trois états d’activation distincts ont été rapportées, à savoir la conformation inactive liée à un antagoniste ou agoniste inverse (Jaakola et al., 2008), une conformation intermédiaire-active liée à un agoniste (Lebon et al. ., 2011b, Xu et al., 2011), et la conformation active liée à la fois à un agoniste et à une protéine G génétiquement modifiée (Carpenter et al., 2016). La cristallisation des autres sous-types de RA s’est révélée plus difficile et ce n’est que l’année dernière que les structures de A1R ont été publiées (Cheng et al., 2017; Glukhova et al., 2017) achatdecialis.com. De manière significative, ceux-ci ont fourni le premier aperçu de la résolution atomique aux déterminants moléculaires de la spécificité de liaison de ligand dans différents sous-types de RA.Tableau 1Adenosine receptor X-ray structures cristallines.Dans cette revue, nous consolidons et analysons toutes les informations structurelles publiées au cours de la dernière décennie. , qui fournit une image presque complète de l’activation A2AR. Nous comparons le mode de liaison des antagonistes, y compris la caféine stimulante largement consommée (Dor &#x000e9 et al., 2011; Cheng et al., 2017), et les agonistes, y compris le ligand endogène adénosine (Lebon et al., 2011b). Nous soulignons les changements conformationnels induits par l’agoniste qui activent A2AR (Lebon et al., 2011b, Xu et al., 2011), et les changements conformationnels coopératifs induits par le couplage de la protéine G (Carpenter et al., 2016). Enfin, nous comparons A2AR avec les structures récemment résolues de A1R (Cheng et al., 2017; Glukhova et al., 2017) et discutons les preuves actuelles de la base moléculaire de la spécificité de liaison au ligand dans différents sous-types AR.

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