保存されたプロリンヒンジが、ロドプシンのらせんダイナミクスと活性化を媒介している

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Structure.2020 May;S0969-2126(20)30173-8. doi: 10.1016/j.str.2020.05.004.Epub 2020-05-26.

保存されたプロリンヒンジが、ロドプシンのらせんダイナミクスと活性化を媒介している

A Conserved Proline Hinge Mediates Helix Dynamics and Activation of Rhodopsin.

Andreyah L Pope
Omar B Sanchez-Reyes
Kieron South
Ekaterina Zaitseva
Martine Ziliox
Reiner Vogel
Philip J Reeves
Steven O Smith

PMID: 32470317 DOI: 10.1016/j.str.2020.05.004.

抄録

Gタンパク質共役型受容体(GPCR)の高分解能結晶構造は、活性化されていないものも活性化されているものもあるが、細胞外リガンド結合領域内で起こる構造変化は微妙であるため、リガンドがどのようにして受容体の細胞内側で大きな構造変化を引き起こすのかについては、まだわかっていない。ここでは、ロドプシンの固体NMRとフーリエ変換赤外分光法を用いて、膜貫通らせんH6のCWxPモチーフ内のTrp265が不活性状態でプロリンヒンジを拘束していることを明らかにした。注目すべきことに、活性化スイッチ2内のTyr301は、他のファミリーA GPCRで見られる負のアロステリックナトリウムイオンを模倣しているようであり、これは受容体活性化のメカニズムに広く関連する知見である。

Despite high-resolution crystal structures of both inactive and active G protein-coupled receptors (GPCRs), it is still not known how ligands trigger the large structural change on the intracellular side of the receptor since the conformational changes that occur within the extracellular ligand-binding region upon activation are subtle. Here, we use solid-state NMR and Fourier transform infrared spectroscopy on rhodopsin to show that Trp265 within the CWxP motif on transmembrane helix H6 constrains a proline hinge in the inactive state, suggesting that activation results in unraveling of the H6 backbone within this motif, a local change in dynamics that allows helix H6 to swing outward. Notably, Tyr301 within activation switch 2 appears to mimic the negative allosteric sodium ion found in other family A GPCRs, a finding that is broadly relevant to the mechanism of receptor activation.