Molecular insights into the allosteric coupling mechanism between an agonist and two different transducers for μ-opioid receptors

文献情報

出版日 2022-01-31
DOI 10.1039/D1CP05736G
インパクトファクター 3.676
著者

Fuhui Zhang, Yuan Yuan, Yichi Chen, Jianfang Chen, Yanzhi Guo, Xuemei Pu


原文を見る

要旨

G protein-coupled receptors (GPCRs) as the most important class of pharmacological targets regulate G-protein and β-arrestin-mediated signaling through allosteric interplay, which are responsible for different biochemical and physiological actions like therapeutic efficacy and side effects. However, the allosteric mechanism underlying preferentially recruiting one transducer versus the other has been poorly understood, limiting drug design. Motivated by this issue, we utilize accelerated molecular dynamics simulation coupled with potential of mean force (PMF), molecular mechanics Poisson Boltzmann surface area (MM/PBSA) and protein structure network (PSN) to study two ternary complex systems of a representative class A GPCR (μ-opioid receptor (μOR)) bound by an agonist and one specific transducer (G-protein and β-arrestin). The results show that no significant difference exists in the whole structure of μOR between two transducer couplings, but displays transducer-dependent changes in the intracellular binding region of μOR, where the β-arrestin coupling results in a narrower crevice with TM7 inward movement compared with the G-protein. In addition, both the G-protein and β-arrestin coupling can increase the binding affinity of the agonist to the receptor. However, the interactions between the agonist and μOR also exhibit transducer-specific changes, in particular for the interaction with ECL2 that plays an important role in recruiting β-arrestin. The allosteric network analysis further indicates that Y1483.33, F1523.37, F1563.41, N1914.49, T1603.45, Y1062.42, W2936.48, F2896.44, I2485.54 and Y2525.58 play important roles in equally activating G-protein and β-arrestin. In contrast, M1613.46 and R1653.50 devote important contributions to preferentially recruit G-protein while D1643.49 and R179ICL2 are revealed to be important for selectively activating β-arrestin. The observations provide useful information for understanding the biased activation mechanism.

関連文献

Novel hydroxyl-containing reduction-responsive pseudo-poly(aminoacid) via click polymerization as an efficient drug carrier

Zhigang Xie, Xuesi Chen, Xiabin Jing, Yubin Huang

2014-03-27 Paper

DOI: 10.1039/C4PY00227J

Trehalose-functionalized block copolymers form serum-stable micelles

Swapnil R. Tale, Ligeng Yin, Theresa M. Reineke

2014-04-29 Paper

DOI: 10.1039/C4PY00399C

Contents list

Front/Back Matter

DOI: 10.1039/C4PY90049A

Self-assembly of plasma protein through disulfide bond breaking and its use as a nanocarrier for lipophilic drugs

Shudong Wang, Guangming Gong, Hua Su, Wenya Liu, Zhen Wang, Li Li

2014-05-16 Communication

DOI: 10.1039/C4PY00212A

New method for the synthesis of fully aliphatic telechelic α,ω-dihydroxy-polyisobutylene

Marcela Castano, Matthew L. Becker

2014-06-11 Paper

DOI: 10.1039/C4PY00569D

Synthesis and chiral recognition ability of helical polyacetylenes bearing helicene pendants

Hiroki Iida, Tomoko Yamaguchi, Koutarou Hayashi, Daisuke Kumano, Jeanne Crassous, Nicolas Vanthuyne, Christian Roussel, Eiji Yashima

2014-06-09 Paper

DOI: 10.1039/C4PY00692E

Back cover

Cover

DOI: 10.1039/C4PY90044H

Synthesis of multi-functionalized hydrogels by a thiolactone-based synthetic protocol

Stefan Reinicke, Pieter Espeel, Milan M. Stamenović, Filip E. Du Prez

2014-05-20 Paper

DOI: 10.1039/C4PY00468J

Synthesis of 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9-, 10-, 11-, and 12-armed star-shaped poly(styrene oxide) Ru(ii) complexes by a click-to-chelate approach

Yougen Chen, Nao Xiao, Toshifumi Satoh, Toyoji Kakuchi

2014-04-15 Paper

DOI: 10.1039/C4PY00314D

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

2,3-スチオエポキシマドルを取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

取り扱いにはPPE(プロテクティブ・パーソナル・エイド)が必要で、防ぐ手袋と保護眼鏡を着用してください。ドラフトチャンバーの使用を推奨します。漏洩した場合は、適...

4267-80-52,3-Thioepoxy Madol
化合物よくある質問

6-氟-2-氨基苯酚の主な用途は何ですか?

6-氟-2-氨基苯酚は主に医薬品の合成材料として使用され、一部の農薬の製造にも利用されます。また、研究用途でも広く使用されています。

53981-25-22-Amino-6-fluorophen...
化合物よくある質問

BOC-S-3-アミニ-4-(4-メチオキシベンチル)-ブタン酸の代替品はありますか?

この化合物の代替品としては、BOC保護基を有さないアミノ酸やその他の保護基化合物が考えられます。また、メチオキシ基を有しない他の芳香族アミノ酸も代替品として挙げ...

126800-59-7(3S)-4-(4-Methoxyphe...
化合物よくある質問

Methyl 2-(chloromethyl)-3-nitrobenzoate(1218910-61-2)の代替品はありますか?

Methyl 2-(chloromethyl)-3-nitrobenzoate(1218910-61-2)の代替品としては、化学組成を変えることで効果を達成する...

1218910-61-2Methyl 2-(chlorometh...
化合物よくある質問

(2R)-2-アミノ-N-ベンジル-3-ヒドロキシプロパナミドを含む廃棄物はどのように処理すべきですか?

(2R)-2-アミノ-N-ベンジル-3-ヒドロキシプロパナミドを含む廃棄物は、適切な廃棄物管理ガイドラインに基づき処理する必要があります。まず、廃棄物を適切に収...

175481-39-7(2R)-2-amino-N-benzy...
化合物よくある質問

6,7-二氢-咪唑並[1,2-a]ピリドイン-8(5h)-酮はどのように合成されますか?

6,7-二氢-咪唑並[1,2-a]ピリドイン-8(5h)-酮は、2-ブロモフェニルアセトインとリン酸ハロゲン化物を反応させることで合成できます。この反応は高温で...

457949-09-66,7-Dihydroimidazo[1...
化合物よくある質問

エチル(3R)-3-ピロリジニル酢酸水和塩とは何ですか?

エチル(3R)-3-ピロリジニル酢酸水和塩は、CAS番号1332459-32-1の化合物で、(R)-乙基2-(ピロリジン-3-基)酢酸塩水和塩と呼ばれます。この...

1332459-32-1Ethyl (3R)-3-pyrroli...
化合物よくある質問

(2S)-{[(2-メチルエチルオキシ]カルボニル}アミノ)[2-(トリアフルオロメチルフェニル]エチカシック酸の物理化学的性質は何ですか?

(2S)-{[(2-メチルエチルオキシ]カルボニル}アミノ)[2-(トリアフルオロメチルフェニル]エチカシック酸のCAS番号は1203454-45-8です。この...

1203454-45-8(2S)-({[(2-Methyl-2-...
化合物よくある質問

2-ブロモ-1-(2-メチル-2-プロパニル)-4-ニトロベンゼンはどのように保存すればよいですか?

2-ブロモ-1-(2-メチル-2-プロパニル)-4-ニトロベンゼンは、直射日光を避けて暗所で、室温(約15℃〜25℃)、乾燥した場所に保存する必要があります。ま...

6310-17-42-Bromo-1-(2-methyl-...
化合物よくある質問

1-[(4-硝基フェニル)スルホニル]-1H-1,2,4-三唑の市場動向や研究トレンドはどうですか?

市場動向としては、1-[(4-硝基フェニル)スルホニル]-1H-1,2,4-三唑は主に農業用除草剤や合成化学製品の原料として利用されています。研究トレンドとして...

57777-84-11-[(4-Nitrophenyl)su...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめ化合物

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。