L'identification de deux conformations inactives distinctes du récepteur β2-adrénergique réconcilie les observations structurales et biochimiques

Comprendre pleinement les mécanismes des protéines de signalisation telles que les récepteurs couplés aux protéines G (GPCRs) nécessitera la caractérisation de leurs états conformationnels et des voies reliant ces états. Les récentes structures cristallines des récepteurs bêta(2) et bêta(1)-adrénergiques dans un état nominalement inactif constituent une avancée majeure vers cet objectif, mais ont également soulevé de nouvelles questions. Bien que des observations biochimiques antérieures aient suggéré que ces récepteurs possédaient un ensemble de contacts entre les hélices 3 et 6, connus sous le nom de verrou ionique, qui était considéré comme formant un interrupteur moléculaire pour l'activation du récepteur, les structures cristallines manquaient de ces contacts. Le verrou ionique inattendu et brisé a soulevé des questions sur la(les) véritable(s) conformation(s) de l'état inactif et le rôle du verrou ionique dans l'activation et la signalisation du récepteur. Pour répondre à ces questions, nous avons réalisé des simulations de dynamique moléculaire à l'échelle des microsecondes du récepteur β2-adrénergique (β2AR) dans plusieurs formes sauvages et mutantes. Dans les simulations sauvages, le verrou ionique s'est formé de manière reproductible, rapprochant les extrémités intracellulaires des hélices 3 et 6 pour adopter une conformation similaire à celle trouvée dans la rhodopsine inactive. Nos résultats suggèrent que le β2AR inactif existe en équilibre entre des conformations avec le verrou formé et le verrou rompu, que le ligand co-cristallisé soit présent ou non. Ces résultats, ainsi que la formation de plusieurs éléments structuraux secondaires dans les boucles du β2AR durant nos simulations, peuvent fournir une image plus complète de l'état inactif des récepteurs bêta-adrénergiques, réconciliant les structures cristallines avec les études biochimiques.