临床药物奥曲肽和paltusotine的分子机制
Prospect of acromegaly therapy: molecular mechanism of clinical drugs octreotide and paltusotine
Zhao J, et al. Nat Commun. 2023 Feb 21;14(1):962.
一项研究旨在通过评估第一代肽类药物奥曲肽和新一代小分子药物paltusotine的药理特性，阐明了它们的信号偏倚曲线，并对SSTR2（生长抑素受体2）Gi复合物进行冷冻电子显微镜分析，以确定药物如何以选择性方式激活SSTR2。
方法：通过SSTRs-Gi介导的cAMP（环磷酸腺苷）抑制、ELISA测定对SSTR2内化的定量、SSTR2-Gi复合物的表达与纯化等一系列的蛋白表征实验探究出SSTR2结合奥曲肽和paltusotine的配体识别、以及paltusotine和奥曲肽对SSTR的亚型选择性和对SSTR 2的偏好性。
研究结果：
▶ 奥曲肽和paltusotine的药理特性
奥曲肽是一种环状八肽，而新一代paltusotine是一种选择性非肽激动剂，其大小明显小于奥曲肽（图1）。使用表达SSTR 2的HEK 293细胞探索了奥曲肽和paltusotine的药理学特征。结果表明，与奥曲肽相比，paltusotine是一种更好的G蛋白偏向性SSTR2受体激动剂。（图2，3）
图1 奥曲肽和paltusotine的化学结构（粉色区域为相似处）
图2 奥曲肽和paltusotine抑制cAMP积累
图3 奥曲肽和paltusotine在纳摩尔水平上激活SSTR2
▶ SSTR2对奥曲肽的识别机制
奥曲肽通过与SSTR2的胞外区域形成了广泛相互作用,结合基于细胞的功能测定的结果，序列比对和结构分析的结果表明，保守残基3.32-3.36-7.43构成了肽激动剂结合药效团的共同基序（图4,5）。
图4 奥曲肽与SSTR2的结合方式
图5 SSTR2核心区周围的残基与SSTR家族成员的序列比对
▶ paltusotine和奥曲肽与SSTR2结合模式的比较
结构比较的观察结果表明SSTR 2与paltusotine和奥曲肽的不同结合模式，并为GPCR（G蛋白偶联受体）响应于不同配体的可塑性提供更多证据。（图6）
图6 奥曲肽和paltusotine与SSTR2的差异结合模式
注：apaltusotine与SSTR2结合的结构细节; b奥曲肽（浅粉红色）和paltusotine（青色）的三维结构比较; c paltusotine和SSTR2核心区之间的详细相互作用网; d核心区中的SSTR2突变对paltusotine诱导的cAMP抑制的影响; e paltusotine结合小口袋内的相互作用网; f–h参与配体结合不同部分的残基的构象比较如f（T19445.51和F2947.35残基对）、g（核心区）和h（下游）所示。
▶ paltusotine对SSTR亚型的选择性
结果表明，位置T19445.51和V1032.64的残基可能不参与肽激动剂识别的选择，但它们可以确定在第2组SSTRs中paltusotine对SSTR2的亚型选择。（图7）
图7 paltusotine对SSTR的亚型选择性
▶ 具有不同配体的SSTR2的信号偏置特性
与奥曲肽相比，paltusotine诱导的β-arrestin募集效力较低，失去与延伸区的相互作用，因此SSTR2的突变体在被paltusotine激活时表现出轻微增强的β-arrestin募集。
图8 奥曲肽和paltusotine β-arrestin募集效力
▶ 配体诱导β-arrestin对SSTR2内化的影响
在奥曲肽延伸区中，胞外关键残基 I284 ECL 3、K2917.32、N2766.55和F2947.35有助于激活β-抑制蛋白信号和奥曲肽激活的SSTR 2的内化。而下游微动开关残基参与由两种配体诱导的β-抑制蛋白募集的功效。和paltusotine相比较，奥曲肽通过β-arrestin招募显著增加了SSTR2受体的内吞现象，减少了细胞膜上的受体数量，表示着奥曲肽副反应可能与受体β-arrestin招募相关。（图9）
图9 影响SSTR2 β-抑制蛋白信号传导的残基
▶ 奥曲肽和paltusotine促进垂体瘤细胞凋亡
通过流式细胞术分析验证paltusotine或奥曲肽是否在垂体瘤细胞凋亡过程中发挥作用，测量过表达SSTR2大鼠垂体衍生的GH3细胞凋亡率，结果表明，奥曲肽和paltusotine促进垂体瘤细胞凋亡。（图10）
图10 奥曲肽和paltusotine促进垂体瘤细胞凋亡
研究结论：
奥曲肽和paltusotine化学结构相似，通过SSTR2激活G蛋白依赖性信号传导能力也相似，且都能促进垂体瘤细胞凋亡。
审批码LAN0008016-27064，有效期至2024-07-24，资料过期，视同作废审批码MLT0006566-24595，有效期至2024-07-10，资料过期，视同作废
排版编辑：Lillian
苏公网安备 32059002004080号
