ヒトのアグーチ関連タンパク質の共発現は、ヒトメラノコルチン-4受容体の発現と安定性を高めます

Gタンパク質共役受容体（GPCR）は、膜貫通シグナル伝達タンパク質の最大ファミリーを表しており、すべての治療薬の約半分の主要な標的と考えられています。ヒトメラノコルチン-4受容体（HMC4R）は、エネルギー恒常性の制御に重要な役割を果たし、その変異体は重度のヒト肥満に直接関係しています。ここでは、構造研究を加速するHMC4Rの高収量発現と精製のための最適化されたプロトコルについて説明します。T4リゾチーム（T4L）挿入によるHMC4RのNおよびC末端の切り捨ては、タンパク質の安定性と同様に溶解度と安定性を高めます。驚くべきことに、Spodoptera frugiperda（SF9）細胞におけるヒトミニアグチ関連タンパク質（ミニAGRP）の共発現により、HMC4Rの優れた安定性が可能になります。HMC4Rのみと比較して、ヒトミニAGRP共発現システムのタンパク質収量は約3〜4回増加します。分析サイズの除外クロマトグラフィー（ASEC）と熱安定性アッセイからのデータは、HMC4Rが均一で安定して、ヒトミニAGRPの存在下で58°Cの融解温度で安定していることを示しています。

G protein-coupled receptors (GPCRs) represent the largest family of transmembrane signaling proteins, and they are considered major targets of approximately half of all therapeutic agents. Human melanocortin-4 receptor (hMC4R) plays an important role in the control of energy homeostasis, and its mutants are directly related to severe human obesity. Here, we describe optimized protocols for the high-yield expression and purification of hMC4R that will accelerate structural study. Truncations of the N- and C-termini of hMC4R with T4 lysozyme (T4L) insertion increase the solubility as well as stability of the protein. Strikingly, co-expression of human mini-agouti-related protein (mini-AgRP) in Spodoptera frugiperda (Sf9) cells enables excellent stability of hMC4R. The protein yield in the human mini-AgRP co-expression system is increased by about 3-4 times compared to that of hMC4R alone. Data from analytical size exclusion chromatography (aSEC) and thermostability assay show that hMC4R becomes homogeneous and stable with a melting temperature of 58°C in the presence of human mini-AgRP.