κ-阿片受体二聚体与两种G蛋白复合物的结构表征

摘要

κ-阿片受体（κOR）由于其在中枢疼痛和奖赏通路中的关键作用，成为一种具有潜力的非成瘾性镇痛靶点。尽管有证据表明κOR会发生二聚化，但其分子机制和药理意义仍不明确。在本研究中，我们证明了κOR在活细胞中能够稳定地形成二聚体，并通过冷冻电子显微镜技术观察到了与两个G_i蛋白结合的salvinorin A-κOR二聚体复合物的结构。这种二聚体的形成方式与之前研究过的仅与单个G蛋白结合的GPCR二聚体不同。多种膜脂质位于TM1结构域与Helix 8之间的界面处，它们与两个亚基广泛接触，可能有助于维持κOR二聚体的稳定性。重要的是，二聚化显著增强了G_i蛋白与κOR的结合能力（包括亲和力和效力）。我们还发现，非氮类激动剂salvinorin A在单体和二聚体形式的κOR上都能以相似的方式结合，并确定Y312^7.35位点是决定阿片受体选择性的关键位点。这些发现加深了我们对阿片受体药理学和信号传导机制的理解，为开发针对κOR的更有效的治疗药物奠定了基础，以用于治疗疼痛及相关疾病。