Estudos estruturais destacam novas rotas para a modulação alostérica de GPCRs
Estudos recentes descreveram estados estruturais do GHRHR humano e moduladores exoframe de GPCR projetados de novo com alvo no receptor de dopamina D1. Os achados delineiam novas abordagens para a modulação alostérica de GPCRs e para terapias de precisão.
Avanços na modulação alostérica de GPCRs estão abrindo novas rotas estruturais e funcionais para a descoberta de fármacos. Estudos recentes mapearam a paisagem estrutural do Receptor do Hormônio Liberador do Hormônio do Crescimento (GHRHR) humano em múltiplos estados funcionais e descreveram os moduladores exoframe de GPCR (GEMs), proteínas projetadas de novo que têm como alvo específico o domínio transmembrana de GPCRs.
A pesquisa sobre o GHRHR apresentou uma visão de um receptor acoplado à proteína G de Classe B1, vital para o crescimento e o metabolismo. O estudo utilizou microscopia crioeletrônica de alta resolução e simulações de dinâmica molecular para mapear a paisagem estrutural do receptor em múltiplos estados funcionais, e conseguiu determinar as estruturas do receptor em seu estado ativo livre de ligante, em seu estado ligado a um agonista alostérico de pequena molécula (PCO371) e em seu estado inativo ligado a um antagonista peptídico (MIA-602).
Uma inovação central foi a descoberta de como PCO371, um agonista alostérico, se liga a um sítio intracelular único. Ao contrário dos agonistas tradicionais, que desencadeiam a reorganização a partir do lado extracelular, o PCO371 estabiliza a interface ativa a partir do interior, fornecendo uma base estrutural para a sinalização enviesada. Verificou-se que o antagonista MIA-602 mantém o receptor em uma conformação inativa ao imobilizar um motivo HETY conservado, impedindo efetivamente os movimentos estruturais necessários para o acoplamento da proteína G.
Em um estudo separado, pesquisadores desenvolveram os GEMs, proteínas projetadas de novo que têm como alvo específico o domínio transmembrana de GPCRs. Usando uma abordagem de desenho semelhante a alucinação com três prompts estruturais estratégicos, eles selecionaram o receptor de dopamina D1 como modelo prototípico e investigaram sistematicamente quatro GEMs.
Estudos estruturais e ensaios funcionais mostraram que esses GEMs se ligam aos domínios transmembrana e atuam como diversos moduladores alostéricos, incluindo modulador alostérico positivo agonista, modulador alostérico negativo e modulador alostérico enviesado. O ago-PAM GEM restaura a atividade de vários mutantes do receptor D1 com perda de função, sugerindo um alvo terapêutico promissor para distúrbios relacionados a GPCRs.
O estudo sobre o GHRHR afirmou que os achados fornecem um modelo em nível atômico desses estados “ligado” e “desligado” e abrem caminho para o desenho de terapias de precisão, incluindo agonistas altamente seletivos para tratar deficiência do hormônio do crescimento e nanismo, ou antagonistas potentes para combater tumores hormônio-dependentes e acromegalia. O estudo sobre os GEMs afirmou que o trabalho apresenta agentes para a modulação alostérica de GPCRs e destaca o potencial de abordagens baseadas em aprendizado profundo no desenho de proteínas de membrana orientadas para função.