副甲状腺ホルモン1型受容体のGタンパク質選択機構を解明~次世代の骨粗鬆症治療薬開発に向けた創薬基盤を提供~

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2025-06-26 東京大学

東京大学と京都大学の研究チームは、副甲状腺ホルモン1型受容体(PTH1R)とGタンパク質Gqとの複合体の立体構造をクライオ電子顕微鏡で解析し、Gタンパク質選択機構を解明しました。構造解析と細胞実験から、PTH1RがGqを選択する際、細胞内ループ2が重要な役割を果たすことが判明。Gsとの結合では主に細胞内ポケットが関与し、Gqとは異なる機構を示しました。この知見は、Gs経路を選択的に活性化し骨吸収を抑える副作用の少ない骨粗鬆症治療薬の開発に寄与すると期待されます。

副甲状腺ホルモン1型受容体のGタンパク質選択機構を解明~次世代の骨粗鬆症治療薬開発に向けた創薬基盤を提供~
立体構造から明らかになるPTH1RのGタンパク質選択機構

<関連情報>

Gq結合PTH1Rの低温電子顕微鏡構造からGタンパク質カップリングの嗜好性が明らかになった Insights into G-protein coupling preference from cryo-EM structures of Gq-bound PTH1R

Fumiya K. Sano,Kota Shimizume,Kazuhiro Kobayashi,Toshikuni Awazu,Kouki Kawakami,Hiroaki Akasaka,Takaaki A. Kobayashi,Tatsuki Tanaka,Hiroyuki H. Okamoto,Hisato Hirano,Tsukasa Kusakizako,Wataru Shihoya,Yoshiaki Kise,Yuzuru Itoh,Ryuichiro Ishitani,Yasushi Okada,Yasushi Sako,Masataka Yanagawa,Asuka Inoue & Osamu Nureki
Nature Chemical Biology  Published:26 June 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41589-025-01957-6

Abstract

The parathyroid hormone type 1 receptor (PTH1R) is a prototypical class B1 G-protein-coupled receptor that couples to both Gq and Gs, having a crucial role in calcium homeostasis and serving as a therapeutic target for osteoporosis. Therapies targeting PTH1R face challenges because of Gq-associated prolonged signaling, which leads to bone resorption. To address this, selective activation of Gs signaling is desirable. However, the structural basis of Gq-mediated signaling remains unclear, limiting the development of signal-selective drugs. Here, we present cryo-electron microscopy structures of the PTH1R–Gq complex in two distinct extracellular conformations, demonstrating the role of N-linked glycans at N1761.28 in stabilizing the ligand-tilted conformation. Comparison with a Gs-bound PTH1R structure highlights the role of key interactions involving both the C terminus of Gα and the receptor’s intracellular loop 2 in Gq signaling. These structural insights provide a foundation for understanding the molecular mechanisms of PTH1R signaling.

有機化学・薬学
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