Учёные определили атомную структуру активированного рецептора EP1 простагландина E₂

Простагландин E₂ (PGE₂), биологически активный липид, производное арахидоновой кислоты, опосредует широкий спектр физиологических процессов через четыре подтипа рецепторов, сопряжённых с G-белком (GPCR): EP1–EP4. В то время как высокоразрешающие структуры EP2, EP3 и EP4 были определены ранее, EP1 оставался структурно не охарактеризованным из-за его внутренней нестабильности, что мешало детальному пониманию его Gq-опосредованной передачи сигнала.

В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, команда под руководством Эрика Х. Сюй (Сюй Хуацян) и Сюй Ювэя из Шанхайского института Materia Medica Китайской академии наук сообщила о крио-электронной микроскопической (cryo-EM) структуре человеческого рецептора EP1 в комплексах с PGE₂ и гетеротримерным Gq-белком. Это завершило структурный атлас семейства EP-рецепторов и раскрыло EP1-специфичные механизмы распознавания лиганда и передачи сигнала.

Для преодоления нестабильности EP1 исследователи использовали многокомпонентную инженерную стратегию, включая слияние с BRIL, усечение гибких петель, включение химерного mini-Gq и стабилизацию комплекса с помощью NanoBiT. Они определили структуру комплекса EP1–PGE₂–Gq с разрешением 2.55 Å, что позволило провести детальный анализ как интерфейса связывания лиганда, так и интерфейса связывания с G-белком.

Исследователи наблюдали, что активация EP1 индуцировала умеренное смещение трансмембранной спирали 6 (TM6) наружу примерно на 12°, что заметно меньше смещения почти на 18°, наблюдаемого у EP2–EP4. Это указывает на подтип-специфичный механизм активации. Кроме того, они идентифицировали уникальный набор остатков (S42^1.42, H88^2.54, G92^2.58 и F334^7.36), формирующий отличный от других EP-рецепторов мотив связывания для PGE₂.

Функциональные анализы подтвердили, что эти остатки критически важны для лиганд-индуцированной активации. Примечательно, что исследователи обнаружили, что EP1 отличается от канонических мотивов GPCR класса A: ему не хватает консервативной последовательности DRY, и он содержит необычный цистеин в позиции 3.51, что дополнительно подчёркивает его уникальный сигнальный профиль.

На внутриклеточной стороне рецептор EP1 взаимодействовал с Gq-белком как через консервативные, так и через рецептор-специфичные взаимодействия. Остатки, такие как R63^ICL1, E294^6.32 и Q298^6.36, способствовали точной ориентации спирали Gα5 внутри цитоплазматической полости. Дополнительные компенсаторные взаимодействия, например, с участием S69^2.35, по-видимому, стабилизировали связывание G-белка, компенсируя отсутствующие контакты, обнаруженные в родственных рецепторах FP и TP.

Результаты этого исследования не только завершают структурную основу для понимания передачи сигнала PGE₂ через его семейство рецепторов, но и предоставляют основу для разработки селективных терапий, нацеленных на EP1. Учитывая вовлечённость EP1 в боль, сердечно-сосудистые заболевания и некоторые виды рака, дизайн лекарств на основе этой структуры обладает значительным трансляционным потенциалом.