Cell Res | 张岩课题组揭示蛋白酶激活受体的栓配体结合和激活机制及G蛋白选择性的结构基础

本研究利用单颗粒冷冻电镜技术分别解析了栓配体激活的人源PAR1受体与下游G_q蛋白及G_i蛋白复合物的高分辨电镜结构，分辨率分别为3.0埃和3.2埃。结构分析发现，PAR1的栓配体采取了与粘附类受体完全不同的结合模式，PAR1的栓配体仅由六个氨基酸组成，但与受体的N端、ECL2、TM6和TM7等位置形成了广泛的相互作用，并与ECL2形成了额外的β-sheet。经过序列比对和结构预测，研究团队发现这一配体识别机制在PAR家族中十分保守，提示该家族受体可能具有相同的配体识别机制。

区别于其他的A类GPCR受体，PAR1的激活过程没有明显的TM6下端外扩，而表现为TM6和TM7的整体向下平移。配体占据一个很浅的胞外口袋，并通过受体上端的一系列具有较大侧链的氨基酸残基，包括H336^6.58, Y337^6.59, Y353^7.35, F271^5.39, Y183^3.33, F182^3.32, M186^3.36等将激活信号从胞外传递到胞内。

开发选择性拮抗某一特定信号通路的药物一直是PAR1药物研发的重点。本研究通过PAR1与G_q和G_i蛋白复合物结构的解析和功能验证，发现PAR1的ICL2和ICL3在G_q的结合中发挥重要作用，而对G_i的结合影响较小。ICL2和ICL3在PAR1在G蛋白结合过程中表现出的差异，对开发选择性拮抗PAR1的G_q信号的药物提供了新的设计位点和分子基础。