Cell Discovery | 内源性速激肽及类似物结合NK3R的激活和选择性机制研究
发布时间：2023-07-09
三种内源性速激肽（SP、NKB及NKA）通过激活三种速激肽受体（tachykinin receptor, NK1R、NK2R及NK3R）调控疼痛、血管舒张和激素释放等多种生理功能。聚焦速激肽信号通路的激活机制研究，中科中山药物创新研究院尹万超课题组、中国科学院上海药物研究所徐华强课题组和中国科学技术大学田长麟/石攀课题组组成的联合团队于2022年成功解析了神经激肽受体NK2R与下游蛋白Gq的复合物冷冻电镜结构，揭示了内源性配体NKA选择性识别NK2R亚型的结构基础，阐明了神经激肽受体家族的独特的激活机制（Cell Discovery）。NK3R能以较高的亲和力被内源性配体速激肽B(NKB)所激活，其次是P物质（SP）及速激肽A（NKA）。senktide是基于SP改造出的对NK3R具有高亲和力及特异性的多肽配体。然而，速激肽及其类似物senktide与速激肽受体3的激活机制仍然未知，这限制了针对NK3R的药物开发。
2023年6月30日，该联合团队再次在Cell Discovery在线发表题为“Structural insights into neurokinin 3 receptor activation by endogenous and analogue peptide agonists”的研究论文。文章成功解析了NKB、SP和senktide分别结合NK3R-Gq复合物的冷冻电镜结构，其分辨率分别为2.8??，2.9??和3.0??，该结构也是最后被解析的速激肽受体家族成员的高分辨结构。基于获得的高质量结构，研究人员探究了速激肽类激动剂共有保守基序与受体NK3R的作用机制。结构分析发现，速激肽NKB、SP及其类似物senktide序列中C端较为保守的氨基酸基序（-Phe-Xaa-Gly-Leu-Met-NH2）与NK3R跨膜区的残基之间形成广泛的相互作用。NK3R的正性结合口袋参与此共有保守基序互作的主要包括来自跨膜区的残基N1422.61、I1663.33、 Y3156.51、F3196.55、 N1382.57和Y3387.35。联合团队通过进一步的突变和功能实验，验证了这些互作在配体与受体的激活以及传递下游信号至关重要。
速激肽NKB、SP及其类似物senktide序列的N端氨基酸差异较大，推测其差异性导致多肽不同的亲和力，senktide的N端琥珀酰修饰的天冬氨酸可与NK3R的ECL3，ECL2及N端形成稳定的相互作用。N端氨基酸替换实验表明，将该氨基酸突变为SP中对应的谷氨酰胺后功能实验显示亲和力显著下降。文中揭示的NK3R与内源性速激肽SP、NKB及其类似物senktide的结构和功能特性之间的相关性将有利于进一步合理开发针对NK3R的具有更高选择性的药物。
内源多肽NKB，SP和senktide结合速激肽受体NK3R-Gq复合物结构、非典型激活及配体结合口袋
该研究成果阐明了内源性肽激动剂NKB、SP以及SP类似物senktide对NK3R的详细激活机制，为理解NK3R肽识别选择性的机制提供了重要的结构模板，并为设计针对NK3R的候选药物提供了线索。
中山药创院尹万超研究员，上海药物所徐华强研究员，中国科技大学田长麟教授和石攀副教授为共同通讯作者。该研究工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委员会、广东省高水平新型研发机构/广东省高水平创新研究院等项目的支持。
全文链接：https://www.nature.com/articles/s41421-023-00564-w
供稿部门：尹万超课题组
