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タイトルCryo-EM reveals an unprecedented binding site for Na1.7 inhibitors enabling rational design of potent hybrid inhibitors.
ジャーナル・号・ページElife, Vol. 12, Year 2023
掲載日2023年3月28日
著者Marc Kschonsak / Christine C Jao / Christopher P Arthur / Alexis L Rohou / Philippe Bergeron / Daniel F Ortwine / Steven J McKerrall / David H Hackos / Lunbin Deng / Jun Chen / Tianbo Li / Peter S Dragovich / Matthew Volgraf / Matthew R Wright / Jian Payandeh / Claudio Ciferri / John C Tellis /
PubMed 要旨The voltage-gated sodium (Na) channel Na1.7 has been identified as a potential novel analgesic target due to its involvement in human pain syndromes. However, clinically available Na channel-blocking ...The voltage-gated sodium (Na) channel Na1.7 has been identified as a potential novel analgesic target due to its involvement in human pain syndromes. However, clinically available Na channel-blocking drugs are not selective among the nine Na channel subtypes, Na1.1-Na1.9. Moreover, the two currently known classes of Na1.7 subtype-selective inhibitors (aryl- and acylsulfonamides) have undesirable characteristics that may limit their development. To this point understanding of the structure-activity relationships of the acylsulfonamide class of Na1.7 inhibitors, exemplified by the clinical development candidate , has been based solely on a single co-crystal structure of an arylsulfonamide inhibitor bound to voltage-sensing domain 4 (VSD4). To advance inhibitor design targeting the Na1.7 channel, we pursued high-resolution ligand-bound Na1.7-VSD4 structures using cryogenic electron microscopy (cryo-EM). Here, we report that engages the Na1.7-VSD4 through an unexpected binding mode orthogonal to the arylsulfonamide inhibitor class binding pose, which identifies a previously unknown ligand binding site in Na channels. This finding enabled the design of a novel hybrid inhibitor series that bridges the aryl- and acylsulfonamide binding pockets and allows for the generation of molecules with substantially differentiated structures and properties. Overall, our study highlights the power of cryo-EM methods to pursue challenging drug targets using iterative and high-resolution structure-guided inhibitor design. This work also underscores an important role of the membrane bilayer in the optimization of selective Na channel modulators targeting VSD4.
リンクElife / PubMed:36975198 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度2.2 - 3.1 Å
構造データ

28776

8f0p

EMDB-28776, PDB-8f0p:
Structure of VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the hybrid inhibitor GNE-1305
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.2 Å

28777

8f0q

EMDB-28777, PDB-8f0q:
Structure of VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the acylsulfonamide inhibitor GDC-0310
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.5 Å

28778

8f0r

EMDB-28778, PDB-8f0r:
Structure of VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the arylsulfonamide inhibitor GNE-3565
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.9 Å

28779

8f0s

EMDB-28779, PDB-8f0s:
Structure of VSD4-NaV1.7-NaVPas channel chimera bound to the hybrid inhibitor GNE-9296
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.1 Å

化合物

ChemComp-NAG:
2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose / N-アセチル-β-D-グルコサミン / N-アセチルグルコサミン

ChemComp-PEE:
1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine / DOPE, リン脂質*YM / Discrete optimized protein energy

ChemComp-Y01:
CHOLESTEROL HEMISUCCINATE / コレステリルヘミスクシナ-ト

ChemComp-X7L:
N-[6-(cyclopentylmethoxy)-1,3-benzothiazol-2-yl]-4-{[(1S,2S)-2-(dimethylamino)cyclohexyl]amino}-2-fluorobenzene-1-sulfonamide

ChemComp-HOH:
WATER / 水

ChemComp-BMA:
beta-D-mannopyranose / β-D-マンノピラノ-ス / マンノース

ChemComp-X7R:
5-cyclopropyl-4-({1-[(1S)-1-(3,5-dichlorophenyl)ethyl]piperidin-4-yl}methoxy)-2-fluoro-N-(methanesulfonyl)benzamide

ChemComp-X7W:
5-chloro-4-({(1S,2S,4S)-2-(dimethylamino)-4-[3-(trifluoromethyl)phenyl]cyclohexyl}amino)-2-fluoro-N-(pyrimidin-4-yl)benzene-1-sulfonamide

ChemComp-X80:
5-chloro-4-(cyclopentylmethoxy)-N-(4-{[(1S,2S)-2-(dimethylamino)cyclohexyl]amino}-2-fluorobenzene-1-sulfonyl)-2-fluorobenzamide

由来
  • homo sapiens (ヒト)
  • diguetia canities (クモ)
  • periplaneta americana (ワモンゴキブリ)
キーワードMEMBRANE PROTEIN/INHIBITOR (生体膜) / Ion channel (イオンチャネル) / small molecule (小分子) / inhibitor (酵素阻害剤) / MEMBRANE PROTEIN-INHIBITOR complex (生体膜)

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万見文献について

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お知らせ

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2022年2月9日: EMDBエントリの付随情報ファイルのフォーマットが新しくなりました

EMDBエントリの付随情報ファイルのフォーマットが新しくなりました

  • EMDBのヘッダファイルのバージョン3が、公式のフォーマットとなりました。
  • これまでは公式だったバージョン1.9は、アーカイブから削除されます。

関連情報:EMDBヘッダ

外部リンク:wwPDBはEMDBデータモデルのバージョン3へ移行します

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2020年8月12日: 新型コロナ情報

新型コロナ情報

URL: https://pdbj.org/emnavi/covid19.php

新ページ: EM Navigatorに新型コロナウイルスの特設ページを開設しました。

関連情報:Covid-19情報 / 2020年3月5日: 新型コロナウイルスの構造データ

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2020年3月5日: 新型コロナウイルスの構造データ

新型コロナウイルスの構造データ

関連情報:万見生物種 / 2020年8月12日: 新型コロナ情報

外部リンク:COVID-19特集ページ - PDBj / 今月の分子2020年2月：コロナウイルスプロテーアーゼ

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2019年1月31日: EMDBのIDの桁数の変更

EMDBのIDの桁数の変更

  • EMDBエントリに付与されているアクセスコード(EMDB-ID)は4桁の数字(例、EMD-1234)でしたが、間もなく枯渇します。これまでの4桁のID番号は4桁のまま変更されませんが、4桁の数字を使い切った後に発行されるIDは5桁以上の数字(例、EMD-12345)になります。5桁のIDは2019年の春頃から発行される見通しです。
  • EM Navigator/万見では、接頭語「EMD-」は省略されています。

関連情報:Q: 「EMD」とは何ですか？ / 万見/EM NavigatorにおけるID/アクセスコードの表記

外部リンク:EMDB Accession Codes are Changing Soon! / PDBjへお問い合わせ

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2017年7月12日: PDB大規模アップデート

PDB大規模アップデート

  • 新バージョンのPDBx/mmCIF辞書形式に基づくデータがリリースされました。
  • 今回の更新はバージョン番号が4から5になる大規模なもので、全エントリデータの書き換えが行われる「Remediation」というアップデートに該当します。
  • このバージョンアップで、電子顕微鏡の実験手法に関する多くの項目の書式が改定されました(例：em_softwareなど)。
  • EM NavigatorとYorodumiでも、この改定に基づいた表示内容になります。

外部リンク:wwPDB Remediation / OneDepデータ基準に準拠した、より強化された内容のモデル構造ファイルが、PDBアーカイブで公開されました。

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関連情報:EMDB / PDB / SASBDB / 万見 (Yorodumi) / EMN文献 / 新しいEM Navigatorと万見の変更点

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