- 个人中心
- 退出登录
浏览全部资源
扫码关注微信
- Author Center
- Manuscript Submission
- Criteria for Publicati
- Copyright Transfer
- Article Template
- Articles & Issues
- First online articles
- Latest Issue
- Archive
Preliminary structure determination of GPR158 tetramer
- Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni Vol. 64, Issue 5, Pages: 1-10(2025)
- 作者机构：
1.中山大学附属第七医院，广东 深圳 518107
2.中国科学院广州生物医药与健康研究院，广东 广州 510530
- 作者简介：
- 基金信息：
DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250017
CLC： Q71Received：21 January 2025，
Revised：2025-05-04，
Accepted：09 June 2025，
Published Online：16 July 2025，
Published：25 September 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
刘旋,范恒新,周宁坤等.GPR158四聚体结构初步解析[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(05):1-10.
LIU Xuan,FAN Hengxin,ZHOU Ningkun,et al.Preliminary structure determination of GPR158 tetramer[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(05):1-10.
刘旋,范恒新,周宁坤等.GPR158四聚体结构初步解析[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(05):1-10. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250017.
LIU Xuan,FAN Hengxin,ZHOU Ningkun,et al.Preliminary structure determination of GPR158 tetramer[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(05):1-10. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250017.
摘要
作为C家族GPCR的一员，GPR158近年来因其在神经传递及情绪调控中的独特作用而备受关注。GPR158与RGS7-Gβ5复合物的相互作用在抑郁症等神经精神疾病的病理过程中展现出潜在的重要价值。为更好地了解GPR158与RGS7-Gβ5是如何相互作用的，本研究利用昆虫细胞表达系统，共表达并纯化出GPR158-RGS7-Gβ5复合物，对其进行冷冻电镜结构研究。在结构解析过程中，发现部分GPR158以同源四聚体的方式与RGS7-Gβ5相结合。由于RGS7和Gβ5电子密度的缺失，最终获得了1个分辨率为0.422 nm的GPR158同源四聚体结构。该结构显示，GPR158是以二聚体肩并肩的方式形成四聚体。同时，该结构是首个被解析的GPCR四聚体结构，为后续GPCR寡聚体的结构研究奠定了基础。
Abstract
GPR158， a member of class C GPCRs， has attracted much attention for its unique roles in neurotransmission and emotion regulation recently. The interaction between GPR158 and RGS7-Gβ5 complex has shown potential values in the pathological process of neuropsychiatric diseases such as depression. To better understand how GPR158 interacts with RGS 7-Gβ5， in the study， we coexpressed the GPR158-RGS 7-Gβ5 complex by using baculovirus expression system，and then purified for Cryo-EM sample preparation. During data processing， some GPR158 were found to form homotetramers and interacted with RGS7-Gβ5 unexpectedly， and a GPR158 homotetramer structure with a resolution of 0.422 nm was finally obtained. The structure shows that two pairs of GPR158 dimers are arranged side by side. Meanwhile， the structure of GPR158 tetramer， as the first one to be resolved in GPCR family， lays the foundation for subsequent structural research of GPCR oligomers.
关键词
Keywords
references
薛礼 ， 赵菡 ， 刘俊科 ， 等 ， 2015 . G蛋白偶联受体寡聚体结构研究进展 ［J］. 现代生物医学进展 ， 15 （ 8 ）： 1547 - 1552 .
ABRAMOW-NEWERLY M ， ROY A A ， NUNN C ， et al ， 2006 . RGS proteins have a signalling complex： Interactions between RGS proteins and GPCRs， effectors， and auxiliary proteins ［J］. Cell Signal ， 18 （ 5 ）： 579 - 591 .
ADAMS P D ， AFONINE P V ， BUNKÓCZI G ， et al ， 2010 . PHENIX： A comprehensive Python-based system for macromolecular structure solution ［J］. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr ， 66 （ Pt 2 ）： 213 - 221 .
ALMUTAIRI F ， LEE J K ， RADA B ， 2020 . Regulator of G protein signaling 10： Structure， expression and functions in cellular physiology and diseases ［J］. Cell Signal ， 75 ： 109765 .
BERGER I ， TÖLZER C ， GUPTA K ， 2019 . The MultiBac system： A perspective ［J］. Emerg Top Life Sci ， 3 （ 5 ）： 477 - 482 .
BJARNADÓTTIR T K ， GLORIAM D E ， HELLSTRAND S H ， et al ， 2006 . Comprehensive repertoire and phylogenetic analysis of the G protein-coupled receptors in human and mouse ［J］. Genomics ， 88 （ 3 ）： 263 - 273 .
BOCKAERT J ， PIN J P ， 1999 . Molecular tinkering of G protein-coupled receptors： An evolutionary success ［J］. EMBO J ， 18 （ 7 ）： 1723 - 1729 .
CALEBIRO D ， RIEKEN F ， WAGNER J ， et al ， 2013 . Single-molecule analysis of fluorescently labeled G-protein-coupled receptors reveals complexes with distinct dynamics and organization ［J］. Proc Natl Acad Sci USA ， 110 （ 2 ）： 743 - 748 .
CALEBIRO D ， SUNGKAWORN T ， 2018 . Single-molecule imaging of GPCR interactions ［J］. Trends Pharmacol Sci ， 39 （ 2 ）： 109 - 122 .
CHUN L ， ZHANG W H ， LIU J F ， 2012 . Structure and ligand recognition of class C GPCRs ［J］. Acta Pharmacol Sin ， 33 （ 3 ）： 312 - 323 .
COMPS-AGRAR L ， KNIAZEFF J ， NØRSKOV-LAURITSEN L ， et al ， 2011 . The oligomeric state sets GABA（B） receptor signalling efficacy ［J］. EMBO J ， 30 （ 12 ）： 2336 - 2349 .
CORDOMÍ A ， NAVARRO G ， AYMERICH M S ， et al ， 2015 . Structures for G-protein-coupled receptor tetramers in complex with G proteins ［J］. Trends Biochem Sci ， 40 （ 10 ）： 548 - 551 .
DARIRA S V ， SUTTON L P ， 2022 . The interaction， mechanism and function of GPR158-RGS7 cross-talk ［M］// G Protein-Coupled Receptors（Part A） . Amsterdam ： Elsevier： 167 - 176 .
EMSLEY P ， COWTAN K ， 2004 . Coot： Model-building tools for molecular graphics ［J］. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr ， 60 （Pt 12 Pt 1 ）： 2126 - 2132 .
FANELLI F ， HANYALOGLU A C ， JONAS K ， 2020 . Chapter Five Integrated structural modeling and super-resolution imaging resolve GPCR oligomers ［J］. Prog Mol Biol Transl Sci ， 169 ： 151 - 179 .
FARRAN B ， 2017 . An update on the physiological and therapeutic relevance of GPCR oligomers ［J］. Pharmacol Res ， 117 ： 303 - 327 .
FERRÉ S ， CASADÓ V ， DEVI L A ， et al ， 2014 . G protein-coupled receptor oligomerization revisited： Functional and pharmacological perspectives ［J］. Pharmacol Rev ， 66 （ 2 ）： 413 - 434 .
GOLEBIEWSKA U ， JOHNSTON J M ， DEVI L ， et al ， 2011 . Differential response to morphine of the oligomeric state of μ-opioid in the presence of δ-opioid receptors ［J］. Biochemistry ， 50 （ 14 ）： 2829 - 2837 .
GONZÁLEZ-MAESO J ， 2011 . GPCR oligomers in pharmacology and signaling ［J］. Mol Brain ， 4 （ 1 ）： 20 .
HERN J A ， BAIG A H ， MASHANOV G I ， et al ， 2010 . Formation and dissociation of M1 muscarinic receptor dimers seen by total internal reflection fluorescence imaging of single molecules ［J］. Proc Natl Acad Sci USA ， 107 （ 6 ）： 2693 - 2698 .
JEONG E ， KIM Y ， JEONG J ， et al ， 2021 . Structure of the class C orphan GPCR GPR158 in complex with RGS7-Gβ5 ［J］. Nat Commun ， 12 （ 1 ）： 6805 .
KASAI R S ， SUZUKI K G N ， PROSSNITZ E R ， et al ， 2011 . Full characterization of GPCR monomer-dimer dynamic equilibrium by single molecule imaging ［J］. J Cell Biol ， 192 （ 3 ）： 463 - 480 .
KIMANIUS D ， DONG L ， SHAROV G ， et al ， 2021 . New tools for automated cryo-EM single-particle analysis in RELION-4.0 ［J］. Biochem J ， 478 （ 24 ）： 4169 - 4185 .
KOSMIDIS S ， POLYZOS A ， HARVEY L ， et al ， 2018 . RbAp48 protein is a critical component of GPR158/OCN signaling and ameliorates age-related memory loss ［J］. Cell Rep ， 25 （ 4 ）： 959 - 973.e6 .
LABOUTE T ， ZUCCA S ， HOLCOMB M ， et al ， 2023 . Orphan receptor GPR158 serves as a metabotropic Glycine receptor： mGlyR ［J］. Science ， 379 （ 6639 ）： 1352 - 1358 .
LI N ， ZHANG Y ， SIDLAUSKAS K ， et al ， 2018 . Inhibition of GPR158 by microRNA-449a suppresses neural lineage of glioma stem/progenitor cells and correlates with higher glioma grades ［J］. Oncogene ， 37 （ 31 ）： 4313 - 4333 .
LIN J ， LI Q ， LEI X ， et al ， 2022 . The emerging roles of GPR158 in the regulation of the endocrine system ［J］. Front Cell Dev Biol ， 10 ： 1034348 .
MANTAS I ， SAARINEN M ， XU Z D ， et al ， 2022 . Update on GPCR-based targets for the development of novel antidepressants ［J］. Mol Psychiatry ， 27 （ 1 ）： 534 - 558 .
MILLIGAN G ， WARD R J ， MARSANGO S ， 2019 . GPCR Homo -oligomerization ［J］. Curr Opin Cell Biol ， 57 ： 40 - 47 .
MØLLER T C ， HOTTIN J ， CLERTÉ C ， et al ， 2018 . Oligomerization of a G protein-coupled receptor in neurons controlled by its structural dynamics ［J］. Sci Rep ， 8 （ 1 ）： 10414 .
ORLANDI C ， SUTTON L P ， MUNTEAN B S ， et al ， 2019 . Homeostatic cAMP regulation by the RGS7 complex controls depression-related behaviors ［J］. Neuropsychopharmacology ， 44 （ 3 ）： 642 - 653 .
ORLANDI C ， XIE K ， MASUHO I ， et al ， 2015 . Orphan receptor GPR158 is an allosteric modulator of RGS7 catalytic activity with an essential role in dictating its expression and localization in the brain ［J］. J Biol Chem ， 290 （ 22 ）： 13622 - 13639 .
PATEL N ， ITAKURA T ， JEONG S ， et al ， 2015 . Expression and functional role of orphan receptor GPR158 in prostate cancer growth and progression ［J］. PLoS One ， 10 （ 2 ）： e0117758 .
PATIL D N ， SINGH S ， LABOUTE T ， et al ， 2022 . Cryo-EM structure of human GPR158 receptor coupled to the RGS7-Gβ5 signaling complex ［J］. Science ， 375 （ 6576 ）： 86 - 91 .
PUNJANI A ， RUBINSTEIN J L ， FLEET D J ， et al ， 2017 . cryoSPARC： Algorithms for rapid unsupervised cryo-EM structure determination ［J］. Nat Methods ， 14 （ 3 ）： 290 - 296 .
ROSENBAUM D M ， RASMUSSEN S G F ， KOBILKA B K ， 2009 . The structure and function of G-protein-coupled receptors ［J］. Nature ， 459 （ 7245 ）： 356 - 363 .
STEWART G D ， COMPS-AGRAR L ， NØRSKOV-LAURITSEN L B ， et al ， 2018 . Allosteric interactions between GABAB1 subunits control orthosteric binding sites occupancy within GABAB oligomers ［J］. Neuropharmacology ， 136 ： 92 - 101 .
SUTTON L P ， ORLANDI C ， SONG C ， et al ， 2018 . Orphan receptor GPR158 controls stress-induced depression ［J］. eLife ， 7 ： e33273 .
TRZASKOWSKI B ， LATEK D ， YUAN S ， et al ， 2012 . Action of molecular switches in GPCRs—Theoretical and experimental studies ［J］. Curr Med Chem ， 19 （ 8 ）： 1090 - 1109 .
XUE L ， SUN Q ， ZHAO H ， et al ， 2019 . Rearrangement of the transmembrane domain interfaces associated with the activation of a GPCR hetero-oligomer ［J］. Nat Commun ， 10 （ 1 ）： 2765 .
0
Views
464
下载量
0
CSCD
- L-PDFDownload
- Meta-XMLDownload
- BibTeXDownload
- EndnoteDownload
- RefMan Download
- NoteExpressDownload
- NoteFirstDownload
Publicity Resources
Related Articles
Related Author
Related Institution
- Postal code：510275
- Tel：020-84112585，84113223 Email：xuebaozr@mail.sysu.edu.cn
- Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 京ICP备09064830号-19
京公网安备11010802024621 - It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
- Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.
