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タイトルMolecular fingerprints of a convergent mechanism orchestrating diverse ligand recognition and species-specific pharmacology at the complement anaphylatoxin receptors.
ジャーナル・号・ページbioRxiv, Year 2025
掲載日2025年5月29日
著者Sudha Mishra / Manish K Yadav / Annu Dalal / Manisankar Ganguly / Ravi Yadav / Kazuhiro Sawada / Divyanshu Tiwari / Nabarun Roy / Nilanjana Banerjee / Jenny N Fung / Jianina Marallag / Cedric S Cui / Xaria X Li / John D Lee / Calvin Aaron Dsouza / Shirsha Saha / Parishmita Sarma / Ganita Rawat / Houming Zhu / Htet A Khant / Richard J Clark / Fumiya K Sano / Ramanuj Banerjee / Trent M Woodruff / Osamu Nureki / Cornelius Gati / Arun K Shukla /
PubMed 要旨Complement anaphylatoxin receptors (C3aR and C5aR1) are prototypical G protein-coupled receptors (GPCRs) playing crucial physiological roles in innate immunity by combating pathogenic infections and ...Complement anaphylatoxin receptors (C3aR and C5aR1) are prototypical G protein-coupled receptors (GPCRs) playing crucial physiological roles in innate immunity by combating pathogenic infections and orchestrating inflammatory responses. They continue to be important therapeutic targets for multiple disorders including autoimmune diseases, acute and chronic inflammation, and allergy-related conditions. Recent structural coverage has provided important insights into their activation and signaling, however, confounding observations in the literature related to ligand efficacy and functional responses, especially in different model systems, present a major challenge for drug discovery efforts. Here, we systematically and comprehensively profile a broad set of natural and synthetic ligands at C3aR and C5aR1 and discover a previously unanticipated level of functional specialization in terms of species-specific pharmacology and receptor activation. Taking a lead from this, we determine seventeen cryo-EM structures of different ligand-receptor-G-protein complexes and uncover distinct orientation of agonists between the human and mouse receptors despite an overlapping positioning in the orthosteric binding pocket. Combined with extensive mutagenesis and functional assays, these structural snapshots allow us to decode and validate a convergent molecular mechanism involving a "Five-Point-Switch" in these receptors that orchestrates the recognition and efficacy of diverse agonists. We also identify species-specific differences at the level of phosphorylation patterns encoded in the carboxyl-terminus of these receptors and directly visualize their impact on βarr binding and activation using cryo-EM structures. Interestingly, we observe that βarrs engage with the mouse C5aR1 using a variation of previously discovered P-X-P-P phosphorylation motif via a "Sliding-Mechanism" and also exhibit distinct oligomeric state for the human vs. mouse receptors. Taken together, this study elucidates functional specialization at the complement anaphylatoxin receptors and underlying molecular mechanisms, offering a previously lacking framework with direct and immediate implications for the development of novel therapeutics.
リンクbioRxiv / PubMed:40501890 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度2.72 - 3.57 Å
構造データ

EMDB-62578, PDB-9kug:
Structure of EP67 bound to human C5aR1 in complex with Go
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.07 Å

EMDB-62580, PDB-9kut:
Structure of JR14a bound to human C3aR in complex with Go
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.29 Å

EMDB-62586, PDB-9kv6:
Structure of mouse TLQP21 bound to mouse C3aR in complex with Go
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.88 Å

EMDB-62588, PDB-9kv8:
Structure of human TLQP21 bound to mouse C3aR in complex with Go
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.17 Å

EMDB-62598, PDB-9kvp:
Structure of SB290157 bound to human C3aR in complex with Go (Full map)
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.79 Å

EMDB-62610, PDB-9kwg:
Structure of mouse C5a bound mouse C5aR1 in complex with Go
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.15 Å

EMDB-62619, PDB-9kwx:
Structure of mouse C5a-desArg bound mouse C5aR1 in complex with Go
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.13 Å

EMDB-62624, PDB-9kx6:
Structure of human C5a-desArg bound mouse C5aR1 in complex with Go
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.11 Å

EMDB-62626, PDB-9kxs:
Structure of EP67 bound mouse C5aR1 in complex with Go
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.31 Å

EMDB-62636, PDB-9ky2:
Structure of beta-arrestin2 in complex with mouse C5aR1pp
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.78 Å

EMDB-62649, PDB-9kyu:
Structure of beta-arrestin1 in complex with mouse C5aR1pp
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.72 Å

EMDB-62651, PDB-9kz2:
Structure of EP67 bound human C3aR in complex with Go
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.43 Å

EMDB-62654, PDB-9kz8:
Structure of EP67 bound mouse C3aR in complex with Go
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.3 Å

EMDB-62665, PDB-9kzk:
Structure of mouse C3a bound mouse C3aR in complex with Go
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.54 Å

EMDB-62712, PDB-9l0h:
Structure of JR14a bound mouse C3aR in complex with Go
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.57 Å

EMDB-64276, PDB-9umj:
Structure of EP54 bound mouse C3aR in complex with Go
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.38 Å

EMDB-64291, PDB-9umr:
Structure of C5a-pep bound human C5aR1 in complex with Go
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.15 Å

EMDB-64325, PDB-9umx:
Structure of EP54 bound human C5aR1 in complex with Go
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.2 Å

化合物

PDB-1d9a:
SOLUTION STRUCTURE OF THE SECOND RNA-BINDING DOMAIN (RBD2) OF HU ANTIGEN C (HUC)

PDB-1l6y:
Crystal Structure of Porphobilinogen Synthase Complexed with the Inhibitor 4-Oxosebacic Acid

由来
  • homo sapiens (ヒト)
  • mus musculus (ハツカネズミ)
  • bos taurus (ウシ)
  • rattus norvegicus (ドブネズミ)
キーワードSIGNALING PROTEIN / G protein coupled receptor / G protein / Membrane protein / Immunite system / GPCR / SIGNALING PROTEIN-IMMUNE SYSTEM complex / beta-arrestin

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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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万見文献

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  • EMDB/PDB/SASBDBのエントリから引用されている文献のデータベースです
  • Pubmedのデータを利用しています

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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