研究揭示人源NMDA受体的门控机制和全新小分子结合位点

来源: 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心

发布日期: 2021-06-29 17:00:00

该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心完成,解析了人源NMDA受体的结构及门控机制,发现了一个全新的小分子结合位点,为神经药理学和新药研发提供了新的理论依据。

6月29日,《神经元》在线发表了研究性论文《人源GluN1-GluN2A NMDA受体的门控机制和一个全新小分子结合位点》。该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室竺淑佳研究组完成。

该研究解析了一系列人源NMDA(N-methyl-D-aspartic acid,即N-甲基-D-天冬氨酸)受体GluN1-GluN2A亚型与不同小分子化合物结合的高分辨率冷冻电镜的结构,探究了受体在不同小分子结合下的门控机制,并发现了一个全新的小分子结合位点。NMDA受体作为一类重要的兴奋性离子型谷氨酸受体,在神经系统发育形成与突触可塑性中发挥重要功能。

NMDA受体通常由两个结合甘氨酸的必需亚基GluN1和两个结合谷氨酸的可变GluN2亚基(2A-2D)组成异源四聚体离子通道蛋白,其功能异常与中枢神经系统和精神疾病(如抑郁症、精神分裂症、帕金森病和阿尔兹海默症等)有密切的关联性。研究通过冷冻电镜解析了一系列高分辨率的处于不同生理状态下GluN1-GluN2A NMDA受体结构。

科研人员引入一对半胱氨酸交联,使受体处于更激活状态,并发现GluN1亚基和GluN2A亚基的配体结合域二聚体有向内旋转的构象变化。研究人员分别使用高亲和力的GluN2A亚基的竞争性抑制剂CPP和GluN1亚基的竞争性抑制剂CGP-78608,来模拟的受体抑制关闭的状态。与激动剂结合的受体结构对比发现,配体结合域整体处于被打开的构象。研究在NMDA受体上首次发现一个全新的小分子结合位点。

研究人员使用开放通道抑制剂9-AA与受体结合并解析了三维结构,发现9-AA小分子处于受体跨膜区门控通道的连接域处。脑智卓越中心、浙江大学、中科院生物物理研究所及上海科技大学的冷冻电镜平台为该研究的数据采集提供支持。

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