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The Journal of biological chemistry2001Jan12Vol.276issue(2)

構造的に無関係なメラノコルチンアゴニストと内因性拮抗薬のメラノコルチン-4受容体選択性の一般的な要件Agoutiタンパク質

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文献タイプ:
  • Journal Article
概要
Abstract

メラノコルチン受容体(MCR)の活性は、メラノコルチンペプチドアゴニストと内因性拮抗薬、アグーティタンパク質およびAGRP(アグーチ関連タンパク質)によって調節されます。これらの構造的に無関係なアゴニストと拮抗薬の選択性がどのように達成されるかを理解するために、キメラと変異体MC3RとMC4Rが細胞株で発現し、薬理学的に分析されました。MC4Rの3番目の細胞外ループEC3を含む領域は、選択的なアグーティタンパク質拮抗作用に不可欠でした。さらに、MC4Rのこの部分は、MC3Rで導入されたとき、アグーティタンパク質拮抗薬を付与しました。MC4Rのこの領域のさらなる変異分析により、アグーティタンパク質が阻害する(125)I標識[NLE(4)、d-を阻害する能力の深い損失があるため、アグーティタンパク質との選択的相互作用にはTyr(268)が必要であることが実証されました。Phe(7)]α-メラノサイト刺激ホルモン(MSH)結合は、Tyr(268)の単一変異(268)からILEへの単一の変異によって観察されました。この同じ残基は、MC4R選択的アゴニスト[D-Tyr(4)] MT-IIの選択性を付与しましたが、MC3R選択的アゴニスト[NLE(4)] lys-gamma(2)-Mshとの相互作用を阻害しました。逆に、Tyrに対するMC3(Tyrの対応する残基(268))におけるILE(265)の変異は、[D-Tyr(4)] MT-IIに対する親和性の獲得を示しましたが、アグーティタンパク質ではなく、[NLE(4)] lys-gamma(2)-MSHに対するアフィニティは、野生型MC3Rと比較して。したがって、この単一のアミノ酸変異は、MC4Rアゴニストで観察されたが、拮抗薬ではないアグーティタンパク質では観察されたような薬理学的プロファイルに対するMC3Rの選択性を付与します。したがって、反対の活性を持つ構造的に無関係なリガンドの選択性は、MC4Rでは同様の方法で達成されますが、MC3Rではそうではありません。

メラノコルチン受容体(MCR)の活性は、メラノコルチンペプチドアゴニストと内因性拮抗薬、アグーティタンパク質およびAGRP(アグーチ関連タンパク質)によって調節されます。これらの構造的に無関係なアゴニストと拮抗薬の選択性がどのように達成されるかを理解するために、キメラと変異体MC3RとMC4Rが細胞株で発現し、薬理学的に分析されました。MC4Rの3番目の細胞外ループEC3を含む領域は、選択的なアグーティタンパク質拮抗作用に不可欠でした。さらに、MC4Rのこの部分は、MC3Rで導入されたとき、アグーティタンパク質拮抗薬を付与しました。MC4Rのこの領域のさらなる変異分析により、アグーティタンパク質が阻害する(125)I標識[NLE(4)、d-を阻害する能力の深い損失があるため、アグーティタンパク質との選択的相互作用にはTyr(268)が必要であることが実証されました。Phe(7)]α-メラノサイト刺激ホルモン(MSH)結合は、Tyr(268)の単一変異(268)からILEへの単一の変異によって観察されました。この同じ残基は、MC4R選択的アゴニスト[D-Tyr(4)] MT-IIの選択性を付与しましたが、MC3R選択的アゴニスト[NLE(4)] lys-gamma(2)-Mshとの相互作用を阻害しました。逆に、Tyrに対するMC3(Tyrの対応する残基(268))におけるILE(265)の変異は、[D-Tyr(4)] MT-IIに対する親和性の獲得を示しましたが、アグーティタンパク質ではなく、[NLE(4)] lys-gamma(2)-MSHに対するアフィニティは、野生型MC3Rと比較して。したがって、この単一のアミノ酸変異は、MC4Rアゴニストで観察されたが、拮抗薬ではないアグーティタンパク質では観察されたような薬理学的プロファイルに対するMC3Rの選択性を付与します。したがって、反対の活性を持つ構造的に無関係なリガンドの選択性は、MC4Rでは同様の方法で達成されますが、MC3Rではそうではありません。

The activity of melanocortin receptors (MCR) is regulated by melanocortin peptide agonists and by the endogenous antagonists, Agouti protein and AgRP (Agouti-related protein). To understand how the selectivity for these structurally unrelated agonists and antagonist is achieved, chimeric and mutants MC3R and MC4R were expressed in cell lines and pharmacologically analyzed. A region containing the third extracellular loop, EC3, of MC4R was essential for selective Agouti protein antagonism. In addition, this part of MC4R, when introduced in MC3R, conferred Agouti protein antagonism. Further mutational analysis of this region of MC4R demonstrated that Tyr(268) was required for the selective interaction with Agouti protein, because a profound loss of the ability of Agouti protein to inhibit (125)I-labeled [Nle(4),d-Phe(7)]alpha-melanocyte-stimulating hormone (MSH) binding was observed by the single mutation of Tyr(268) to Ile. This same residue conferred selectivity for the MC4R selective agonist, [d-Tyr(4)]MT-II, whereas it inhibited interaction with the MC3R-selective agonist, [Nle(4)]Lys-gamma(2)-MSH. Conversely, mutation of Ile(265) in MC3 (the corresponding residue of Tyr(268)) to Tyr displayed a gain of affinity for [d-Tyr(4)]MT-II, but not for Agouti protein, and a loss of affinity for [Nle(4)]Lys-gamma(2)-MSH as compared with wild-type MC3R. This single amino acid mutation thus confers the selectivity of MC3R toward a pharmacological profile like that observed for MC4R agonists but not for the antagonist, Agouti protein. Thus, selectivity for structurally unrelated ligands with opposite activities is achieved in a similar manner for MC4R but not for MC3R.

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