M1ムスカリン性アセチルコリン受容体の新規選択的アゴニストの相互作用のオルソステリックおよびアロステリックモード

近年、M（1）ムスカリン性アセチルコリン（ACh）受容体（MACHR）の新規選択的アゴニストの発見が目撃されています。このようなエージェントの選択性を説明するために呼び出されたメカニズムの1つは、それらがアロステリック部位と相互作用することです。そのような2つのアゴニスト、1- [3-（4-ブチル-1-ピペリジニル）プロピルの分子薬理学を調査しました。-N-ブチル-1- [4-（2-メチルフェニル）-4-オキソ-1-ブチル]ピペリジン塩化水素（AC-42）、野生型M（1）MACHRおよび3つの変異体M（1）マック。両方のアゴニストは、オルソステリック競争または高い負の協同性と一致する方法で、オルソステリック拮抗薬[（3）H] N-メチルスコポラミン（[（3）H] NMS）の結合を阻害しました。77-LH-28-1とACHの間の機能的相互作用研究も競争力のあるメカニズムを示しています。解離速度論的アッセイにより、オルソステリック部位が[（3）H] NMSでプララベル化され、77-LH-28-1がプロトタイプのアロステリックモジュレーターヘプタン-1,7-bis- [ジメチル - [ジメチル - ]と競合した場合、アゴニストはアロステリックに結合できることが明らかになりました。これらの条件下での3'-フタリミドプロピル] - 臭化アンモン。主要なオルソステリック部位残基Y（381）A（膜貫通ヘリックス6）およびW（101）A（膜貫通ヘリックス3）の突然変異は、プロトタイプのオーソステリックアゴニストの親和性を低下させましたが、新規アゴニストの親和性を高めました。これらの変異体のアゴニストシグナル伝達効率にも発散効果が認められました。新規突然変異F（77）I（膜貫通ヘリックス2）を特定しました。これにより、細胞内Ca（2+）上昇と細胞外シグナルが調節されたキナーゼ1/2の媒介およびリン酸化における新規アゴニストの有効性が選択的に減少しました。分子モデリングは、「ビトピック」結合モードの可能性を示唆しました。これにより、アゴニストはオルソステリック部位にまで伸び、アロステリック部位に関連する細胞外受容体領域に向かって上昇しました。このビトピックモードは、他の選択的マックアゴニストの薬理学を説明する可能性があります。

Recent years have witnessed the discovery of novel selective agonists of the M(1) muscarinic acetylcholine (ACh) receptor (mAChR). One mechanism invoked to account for the selectivity of such agents is that they interact with allosteric sites. We investigated the molecular pharmacology of two such agonists, 1-[3-(4-butyl-1-piperidinyl)propyl]-3,4-dihydro-2(1H)-quinolinone (77-LH-28-1) and 4-n-butyl-1-[4-(2-methylphenyl)-4-oxo-1-butyl] piperidine hydrogen chloride (AC-42), at the wild-type M(1) mAChR and three mutant M(1) mAChRs. Both agonists inhibited the binding of the orthosteric antagonist [(3)H]N-methyl scopolamine ([(3)H]NMS) in a manner consistent with orthosteric competition or high negative cooperativity. Functional interaction studies between 77-LH-28-1 and ACh also indicated a competitive mechanism. Dissociation kinetics assays revealed that the agonists could bind allosterically when the orthosteric site was prelabeled with [(3)H]NMS and that 77-LH-28-1 competed with the prototypical allosteric modulator heptane-1,7-bis-[dimethyl-3'-phthalimidopropyl]-ammonium bromide under these conditions. Mutation of the key orthosteric site residues Y(381)A (transmembrane helix 6) and W(101)A (transmembrane helix 3) reduced the affinity of prototypical orthosteric agonists but increased the affinity of the novel agonists. Divergent effects were also noted on agonist signaling efficacies at these mutants. We identified a novel mutation, F(77)I (transmembrane helix 2), which selectively reduced the efficacy of the novel agonists in mediating intracellular Ca(2+) elevation and phosphorylation of extracellular signal regulated kinase 1/2. Molecular modeling suggested a possible "bitopic" binding mode, whereby the agonists extend down into the orthosteric site as well as up toward extracellular receptor regions associated with an allosteric site. It is possible that this bitopic mode may explain the pharmacology of other selective mAChR agonists.