GQタンパク質の結合は、ムスカリン受容体タイプ1の活性化状態を安定させます

Gタンパク質結合受容体（GPCR）の活性化は、Gタンパク質との相互作用を通じてさまざまな細胞応答を誘導します。GPCR活性化の重要なトリガーは、アゴニスト結合です。伝えられるところによると、ムスカリン性アセチルコリン受容体1（m（1）R）などのGPCRのアゴニストに縛られた活性コンフォメーションは、Gタンパク質の結合と膜電位の脱分極によって影響を受ける可能性があることが知られています。ここでは、蛍光共鳴エネルギー伝達（FRET）技術を使用して、アクティブ状態と静止状態の間のM（1）RSの構造的再配置に対する効果を調査することを目指しました。この目的のために、GQ経路の無傷の活性化を維持し、GQとの相互作用を維持する蛍光M（1）Rコンストラクトを使用しました。FRETが減少するにつれて、アゴニストによって誘発されたM（1）Rの立体配座変化を捕捉し、GQサブユニットの共発現によってFRETの減少が強化されることを発見しました。さらに、GQサブユニットの共発現は、受容体からのGQサブユニットの解離よりも遅いアゴニストの除去時に、減少したFRETの回復を減速させました。これらの結果は、GQ結合がアゴニスト誘発性の活性化立体構造をm（1）rの安定化することを示唆しています。また、アゴニストが誘発する立体構造変化を加速することにより、膜電位の脱分極がわずかにあるが、アゴニスト誘発性FRETの減少を大幅に強化することを発見しました。したがって、FRETによる構造再配置分析により、GQカップリングがM（1）Rの活性コンフォメーションを安定させることが明らかになり、脱分極が静止から活性化立体構造への遷移が加速することも示唆されました。

Activation of G protein coupled receptors (GPCRs) induces various cellular responses through interactions with G proteins. The key trigger of GPCR activation is agonist binding. It is reportedly known that the agonist-bound active conformation of the GPCRs, such as the muscarinic acetylcholine receptor type 1 (M(1)R), can be affected by the coupling of G proteins and by depolarization of the membrane potential. Here we aimed at investigating their effects on the structural rearrangements of the M(1)Rs between the active and quiescent states, using the fluorescence resonance energy transfer (FRET) technique. For this purpose, fluorescent M(1)R constructs that maintained intact activation of the Gq pathway and interaction with Gq were used. We captured the agonist-induced conformational changes of the M(1)R as the FRET decreases and found that the FRET decreases were enhanced by co-expression of the Gq subunits. In addition, co-expression of the Gq subunits decelerated the recovery of the declined FRET upon removal of the agonists, which was slower than the dissociation of the Gq subunits from the receptor. These results suggested that Gq binding stabilizes the agonist-induced activated conformation of the M(1)R. We also found that depolarization of the membrane potential slightly but significantly enhanced the agonist-induced FRET decrease, by accelerating the agonist-induced conformational changes. Thus, structural rearrangement analyses by FRET revealed that Gq coupling stabilizes the active conformation of the M(1)R and also suggested that depolarization accelerates the transition from quiescent to activation conformation.