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为探究偏向性变构调节剂 SBI-553 对神经降压素受体 1（NTSR1）信号调控机制，研究人员解析了相关复合物结构。结果揭示新结合构型，解释了 SBI-553 的偏向性活性，为设计开发偏向性变构调节剂（BAMs）提供指导128。
在生命科学和医学领域，G 蛋白偶联受体（GPCRs）的研究一直备受关注。GPCRs 在激活后能通过与不同的异源三聚体 G 蛋白偶联，引发多种下游信号级联反应。这些信号在时空上又受到非 G 蛋白效应器，如 GPCR 蛋白激酶（GRKs）和抑制蛋白（arrestins）的调控。其中，偏向性信号传导现象，即 GPCR 稳定在特定构象，优先激活某些信号通路，在 GPCR 药物研发中意义重大，因为它有望选择性激活有益信号通路，同时减少副作用。
偏向性变构调节剂（BAMs）作用于不太保守的变构位点，能更精准地调节正交配体的作用，为开发更安全有效的治疗药物带来了希望。SBI-553 就是这样一种针对神经降压素受体 1（NTSR1）的小分子 BAM，它能增强 NTSR1 介导的 β-arrestin1/2（βArr1/2）募集，同时抑制神经降压素（NTS）存在时 Gq蛋白的激活。而且，SBI-553 口服生物利用度高，能穿透血脑屏障，是开发针对 NTSR1、具有抗精神兴奋剂作用的安全治疗药物的有力候选者。然而，此前人们对这种通路选择性变构调节的分子机制却知之甚少。
为了解开这一谜团，美国北卡罗来纳大学教堂山分校医学院药理学系的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Cell Research》上，为相关领域带来了新的曙光。
在研究过程中，研究人员主要运用了两项关键技术。一是化学蛋白质合成策略，通过该方法获得了 C 末端有六个磷酸化残基的全长 NTSR1，用于 βArr1 结合，相比传统依赖 GRK 的方法，能确保 GPCR 磷酸化模式更均一、精确。二是冷冻电镜技术（cryo-EM） ，利用该技术解析了多种复合物的结构34。
研究人员首先通过荧光偏振测定法确定并验证了对高亲和力 βArr1 结合至关重要的磷酸化位点。接着，用微波辅助固相肽合成法合成了 NTSR1 的六磷酸化 C 末端尾巴（C-tail），并将其与 NTSR1 跨膜结构域融合，最终生成全长磷酸化 NTSR1。之后，他们将这种磷酸化的 NTSR1 与组成型活性 βArr1 和 NTS8 - 13 组装，在有或没有 SBI-553 的情况下，利用冷冻电镜进行结构测定，还添加了片段抗原结合区域 Fab30 和磷脂酰肌醇 - 4,5 - 二磷酸来增强复合物的稳定性354。
通过这些研究，研究人员发现，NTSR1 与 βArr1 的相互作用存在 “核心结合” 和 “尾巴结合” 两种方式，无论 SBI-553 是否存在，这两种主要界面都存在。SBI-553 通过其侧链苯环与 NTSR1 的疏水细胞内腔直接相互作用，并通过喹唑啉基团与 βArr1 的手指环结合，桥接并稳定了 NTSR1 与 βArr1 之间的相互作用6。
除了常规的 “核心结合” 构型，研究人员还发现了一种新的 “环结合” 构型，这种构型仅在结合 SBI-553 的复合物中出现。在 “环结合” 复合物中，NTSR1 的细胞内环 1（ICL1）和 ICL3 更加伸展。喹唑啉基团与 ICL3 形成疏水相互作用，使 ICL3 向细胞内腔弯曲并稳定，进而与 βArr1 中央嵴的手指环、中环、门环和套索环相互作用。同时，伸展的 ICL1 与 βArr1 的套索环也形成了强相互作用。通过突变研究证实了这些关键残基之间的相互作用。而且，“环结合” 构型中 NTSR1 与 βArr1 的相互作用比 “核心结合” 构型更强79。
研究人员还发现，SBI-553 结合的 NTSR1 构型更倾向于与 βArr1 结合，而不是其他信号转导蛋白。从结构模型叠加来看，SBI-553 稳定的 ICL 取向与 βArr1 中的环匹配良好，但对 G 蛋白结合造成了空间位阻，这就从结构角度解释了 SBI-553 的 BAM 活性98。
这项研究意义非凡。它从优雅的结构角度解释了 SBI-553 的 BAM 活性，揭示的新结合构型为理解 NTSR1 信号调控提供了新视角。同时，通过叠加抑制蛋白复合物结构与先前报道的 GRK/G 复合物结构，发现 NTSR1 受体核心高度保守，仅 ICL1 和 ICL3 有变化，SBI-553 喹唑啉部分的构象也很保守，其结合构象的灵活性为未来药物研发提供了巨大潜力。这些结构见解将进一步指导 BAMs 的设计与开发，有助于从受体 - 信号转导器界面精准调节偏向性信号传导，为开发更安全有效的治疗精神类疾病的药物奠定了坚实基础。
