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タイトルThe molecular basis of μ-opioid receptor signaling plasticity.
ジャーナル・号・ページCell Res, Vol. 35, Issue 12, Page 1021-1036, Year 2025
掲載日2025年11月7日
著者Huibing Zhang / Xueting Wang / Kun Xi / Qingya Shen / Jianheng Xue / Yanqing Zhu / Shao-Kun Zang / Tianqiang Yu / Dan-Dan Shen / Jia Guo / Li-Nan Chen / Su-Yu Ji / Jiao Qin / Yingjun Dong / Mingming Zhao / Ming Yang / Haijing Wu / Guoli Yang / Yan Zhang /
PubMed 要旨Activation of the μ-opioid receptor (μOR) alleviates pain but also elicits adverse effects through diverse G proteins and β-arrestins. The structural details of μOR complexes with G and β- ...Activation of the μ-opioid receptor (μOR) alleviates pain but also elicits adverse effects through diverse G proteins and β-arrestins. The structural details of μOR complexes with G and β-arrestins have not been determined, impeding a comprehensive understanding of μOR signaling plasticity. Here, we present the cryo-EM structures of the μOR-G and μOR-βarr1 complexes, revealing selective conformational preferences of μOR when engaged with specific downstream signaling transducers. Integrated receptor pharmacology, including high-resolution structural analysis, cell signaling assays, and molecular dynamics simulations, demonstrated that transmembrane helix 1 (TM1) acts as an allosteric regulator of μOR signaling bias through differential stabilization of the G-, G-, and βarr1-bound states. Mechanistically, outward TM1 displacement confers structural flexibility that promotes G protein recruitment, whereas inward TM1 retraction facilitates βarr1 recruitment by stabilizing the intracellular binding pocket through coordinated interactions with TM2, TM7, and helix8. Structural comparisons between the G-, G-, and βarr1-bound complexes identified a TM1-fusion pocket with significant implications for downstream signaling regulation. Overall, we demonstrate that the conformational and thermodynamic heterogeneity of TM1 allosterically drives the downstream signaling specificity and plasticity of μOR, thereby expanding the understanding of μOR signal transduction mechanisms and providing new avenues for the rational design of analgesics.
リンクCell Res / PubMed:41199005 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度2.8 Å
構造データ

66205

9wst

EMDB-66205, PDB-9wst:
Cryo-EM structure of DAMGO-muOR-Gz-scFv16 complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.8 Å

66207

9wsv

EMDB-66207, PDB-9wsv:
Cryo-EM structure of DAMGO-muOR-arrestin-1-Fab30 complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.8 Å

66208

9wsw

EMDB-66208, PDB-9wsw:
Cryo-EM structure of endomorphin-1-muOR-Gz-scFv16 complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.8 Å

66209

9wsx

EMDB-66209, PDB-9wsx:
Cryo-EM structure of endomorphin-1-muOR-arrestin2-Fab30 complex
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.8 Å

化合物

ChemComp-HOH:
WATER

由来
  • homo sapiens (ヒト)
  • oplophorus gracilirostris (節足動物)
  • synthetic construct (人工物)
  • mus musculus (ハツカネズミ)
  • bos taurus (ウシ)
キーワードMEMBRANE PROTEIN / G-protein-coupled receptors / mu-opioid receptor / single particle / Cryo-EM

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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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  • 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
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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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