He, W. et al. Citric acid cycle intermediates as ligands for orphan G-protein-coupled receptors. Nature429, 188–193 (2004) | | | |
FURTHER READING Hebert, S. C. Physiology: orphan detectors of metabolism. Nature429, 143–145 (2004) | | | |
Identifying the ligands of 'orphan' G-protein-coupled receptors (GPCRs) is not an easy task, and potential ligands for such receptors are often predicted on the basis of homology to GPCRs for which the ligand is known. However, as Ling and colleagues now show in Nature, such predictions can be inaccurate. and were predicted to bind nucleotide ligands, but these authors show that they actually bind to citric-acid-cycle intermediates — a result that will create "...renewed interest in a biochemical pathway discovered more than 60 years ago".
Авт. впервые установили, что из различных тканевых экстрактов, которые они тестировали, экстракты из почек свиней м. активировать клетки, экспрессирующие GPR91. Когда они очистили естественный лиганд, содержащийся в этом экстракте, то были удивлены, обнаружив, что это succinate. Т.к. GPR91 и GPR99 очень сходны, то они предположили, что лигандом для GPR99 также м. оказаться промежуточное образование цикла лимонной кислоты. И в самом деле они установили, что α-ketoglutarate активирует клетки, экспрессирующие GPR99.
Использовав различные биохимические подходы, Ling и др. показали, что активация GPR91 с помощью succinate связана, по крайней мере, с двумя сигнальными путями, которые функционируют посредством разных G-protein субъединиц (Gi/Go-обусловленный путь и Gq-обусловленный путь). GPR99, с др. стороны, по-видимому, функционирует только посредством Gq-обусловленного пути. Было также показано, что стимуляция лигандом индуцирует интернализацию GPR91 и GPR99, которая часто характерна для активации GPCR и ослабления сигнала.
Авт. создали частичную трёхмерную модель GPR91. Они идентифицировали 4 собранных в кластер позитивно заряженных остатка, которые нацелены в направлении центральной полости, который м. функционировать как succinate-связывающий сайт. Интересно, что когда они сравнили примерно 300 GPCRs, то обнаружили, что только GPR91 и GPR99 содержат все 4 из этих базовых остатков. Эти GPCRs м., следовательно, представлять специализированное семейство рецепторов для dicarboxylate лигандов.
Ранее было показано, что обработанные succinate культуры почек высвобождают (renin является важным энзимом в регуляции кровяного давления). Ling и др. изучали физиологическое значение своих данных. Они показали, что GPR91 и GPR99 преимущественно экспрессируются в почках и что внутривенное введение succinate крысам увеличивает активность плазменного renin и повышает кровяное давление дозово-зависимым образом. Более того, они показали, что succinate м. не вызывать гипертензии у GPR91-дефицитных мышей.
Итак, идентифицированы лиганды для orphan GPCRs, выявлена сигнальная роль промежуточных образовании цикла лимонной кислоты. Предполагается, что их находки "...should facilitate the understanding of molecular links of the citric acid cycle to metabolic diseases, such as hypertension, atherosclerosis and diabetes, and the design of novel drugs with GPR91 and GPR99 as molecular targets".
