Récepteur couplé aux protéines G

Résumé

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) sont une famille de récepteurs transmembranaires chez les mammifères. Parmi les nombreux récepteurs qui jouent un rôle dans la communication cellulaire, les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) constituent la plus grande famille de récepteurs membranaires de mammifères puisqu’elle représente 3,4 % du génome. Plus de la moitié des agents pharmacologiques agissent sur les RCPG : ils sont donc une classe de protéines d'importance thérapeutique majeure. Ces récepteurs doivent leur appellation à leur capacité de couplage, une fois activés, à des protéines hétérotrimériques liant le GTP (guanosine triphosphate), aussi appelées protéines G. Ces protéines transmettent le signal provenant du récepteur à différents effecteurs intracellulaires permettant la génération d’une réponse cellulaire appropriée. L’isolation puis le clonage des RCPG a permis d’identifier chez l’être humain autour de 900 gènes dont environ 500 correspondent aux récep

Source officielle

https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9cepteur_coupl%C3%A9_aux_prot%C3%A9ines_G

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Micropatterned immobilisation of a G protein-coupled receptor and direct detection of G protein activation

EPFL2000

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Computational rewiring of allosteric pathways reprograms GPCR selective responses to ligands

Patrick Daniel Barth, Mahdi Hijazi, Dániel Kéri, Aurélien Laurent Jean-Charles Oggier

G-protein-coupled receptors (GPCRs) are the largest class of cell surface receptors and drug targets, and respond to a wide variety of chemical stimuli to activate diverse cellular functions. Understanding and predicting how ligand binding triggers a specific signaling response is critical for drug discovery and design but remains a major challenge. Here, computational design of GPCR allosteric functions is used to uncover the mechanistic relationships between agonist ligand chemistry, receptor sequence, structure, dynamics and allosteric signaling in the dopamine D2 receptor. Designed gain of function D2 variants for dopamine displayed very divergent G-protein signaling responses to other ligand agonists that strongly correlated with ligand structural similarity. Consistent with these observations, computational analysis revealed distinct topologies of allosteric signal transduction pathways for each ligand-bound D2 pair that were perturbed differently by the designs. We leveraged these findings by rewiring ligand-specific pathways and designed receptors with highly selective ligand responses. Overall, our study suggests that distinct ligand agonists can activate a given signaling effector through specific “allosteric activator” moieties that engage partially independent signal transmission networks in GPCRs. The results provide a mechanistic framework for understanding and predicting the impact of sequence polymorphism on receptor pharmacology, informing selective drug design and rationally designing receptors with highly selective ligand responses for basic and therapeutic applications.

bioRxiv2022

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G protein-coupled receptors (GPCR) constitute by far the largest family of transmembrane cell-surface proteins involved in signal transduction and are the most important targets for the development of novel therapeutic compounds. Many processes mediated by GPCR signal transduction are still not well understood at the molecular level and novel methods for their investigation are of general interest. The thesis presented here describes investigations on the neurokinin-1 receptor (NK1R), a member of the GPCR family, using fluorescence techniques. Fluorescence resonance energy transfer (FRET), the technique of preference in this work, is used to measure ligand-protein and protein-protein interactions in living cells. In order to reach this goal, the NK1R has been labelled with either fluorescent proteins or by using the novel post-translational ACP labelling technique. A FRET-based method for monitoring specific ligand binding to NK1R is described. In this context, a fluorescent agonist for NK1R was synthesized and characterized. The ACP labelling technique was shown to be superior for this kind of experiments compared to labelling with fluorescent proteins. The same ACP labelling approach was shown to be ideally suited to study oligomerization of membrane proteins by FRET. It was shown, that the NK1R does not form homo-dimers, as many other GPCRs do. From these experiments we furthermore conclude, that the NK1R is present in small microdomains in the membrane. Interactions between the NK1R and the different subunits of the heterotrimeric Gαqβ1γ2-complex were investigated by FRET using different instrumentation. Proximity of the NK1R and the G protein could be detected, but no change in FRET was observed after activation of the receptor. Total internal reflection fluorescence (TIRF), was used to develop an assay for studying ligand binding in vitro. Here, the NK1R was immobilized directly on a surface using a cell membrane preparation. This method was shown to be highly sensitive.

EPFL2005

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EPFL2005