多巴胺D2受體表達(dá)為一個(gè)短（D2S）和一個(gè)長(zhǎng)（D2L）亞型，D2S亞型比D2L亞型表現(xiàn)出更高的突觸前表達(dá)，而最近D2S表達(dá)的減少被認(rèn)為與精神分裂癥風(fēng)險(xiǎn)的增加有關(guān)。

基于此，2024年5月11日哥本哈根大學(xué)藥物設(shè)計(jì)與藥理學(xué)系A(chǔ)lexander S. Hauser研究團(tuán)隊(duì)在The British Journal of Pharmacology雜志發(fā)表了“Differential G protein activation by the long and short isoforms of the dopamine D2 receptor”揭示了多巴胺D2受體的長(zhǎng)和短亞型的差異G蛋白激活。

作者首次在受體亞型水平上，研究了D2S與D2L亞型相比的G蛋白激活譜的動(dòng)力學(xué)差異。采用了一種基于NanoBRET的G蛋白解離方法，在體外研究了3HA標(biāo)記的D2L和D2S與Gαi/o/z蛋白的時(shí)間分辨偶聯(lián)譜。使用多巴胺作為D2受體激動(dòng)劑，觀察到與D2S相比，D2L對(duì)Gαo和Gαz的激活比Gαi蛋白更明顯。D2S沒(méi)有觀察到這種分化，它激活Gαo和Gαz的療效低于D2L。作者發(fā)現(xiàn)在受體完全激活時(shí)，D2S激活G蛋白的速度快于D2L。研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)，D2L和D2S都能激活所有非視覺(jué)的Gαi/o蛋白。

圖一 D2L亞型對(duì)G蛋白激活的作用高于D2S亞型

作者使用已建立的基于nBRET的G蛋白解離方法來(lái)測(cè)試D2L和D2S對(duì)G蛋白亞型激活的差異。瞬時(shí)轉(zhuǎn)染Venus-Gβ-Gγ結(jié)構(gòu)和mas-GRK3ct-Nluc結(jié)構(gòu)的HEK293T細(xì)胞系，當(dāng)G蛋白激活發(fā)生時(shí)，將顯示出增加的BRET。這是由于G蛋白激活導(dǎo)致Gα亞基從Venus-Gβ-Gγ傳感器分離，然后與GRK3的c端識(shí)別基序物理相互作用，導(dǎo)致接近Venus和Nluc。作者過(guò)表達(dá)異三聚體G蛋白Gα亞基的Gαi1-3、GαoA、GαoB和Gαz亞型，以及3HA標(biāo)記的D2亞型。作者證實(shí)了在沒(méi)有Gα蛋白和Gαs和Gαq蛋白的情況下沒(méi)有可檢測(cè)的G蛋白激活。作者監(jiān)測(cè)了完整的濃度-響應(yīng)曲線。作者觀察到GαoA、GαoB和Gαi1-3亞型的D2L在最大激活（Emax-ΔBRET）上與D2S不同，并且對(duì)Gαz表現(xiàn)出相似的趨勢(shì)；在所有研究的G蛋白中，D2L的激活振幅（振幅-ΔBRET）都更高，這表明ICL3的29aa差異對(duì)D2L的整體療效有相當(dāng)大的影響。雖然這些亞型在療效方面區(qū)分了不同的G蛋白，但相應(yīng)的效力和激活動(dòng)力學(xué)沒(méi)有改變。

圖二 D2受體亞型在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和受體表達(dá)中的差異

動(dòng)力學(xué)振幅-ΔBRET的相對(duì)等級(jí)順序與不同G蛋白亞型的Emax-ΔBRET相關(guān)。此外，G蛋白活化速率常數(shù)（1/τ）的排序與濃度-響應(yīng)曲線上的logEC50相關(guān)。這一觀察結(jié)果與被多巴胺激活的各自的D2受體亞型無(wú)關(guān)。為了評(píng)估GαoA和GαoB激活的有效性降低是否會(huì)傳播到下游細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)，作者研究了這兩種D2R亞型對(duì)第二信使cAMP生成的影響。為此，作者使用了一個(gè)基于基因編碼的YFP-Epac1-rluc的生物傳感器，該傳感器在與cAMP結(jié)合時(shí)改變構(gòu)象。沒(méi)有觀察到時(shí)間和受體異構(gòu)體之間的相互作用效應(yīng)。D2L在這個(gè)選定的下游信號(hào)替代參數(shù)中表現(xiàn)出更高的療效，而效價(jià)沒(méi)有受到影響。

圖三 D2L、D2S和不同激動(dòng)劑對(duì)G蛋白的差異

作者進(jìn)一步研究了一系列D2受體激動(dòng)劑，以確定觀察到的激活模式-D2L對(duì)Gαo、Gαi和Gαz亞型的療效高于D2S-是否主要由受體決定，還是由多巴胺特有的配體特性決定。作者選擇了不同療效水平的激動(dòng)劑，如全激動(dòng)劑（多巴胺、普拉克索），以及第三代抗精神病藥物和部分激動(dòng)劑（阿立哌唑、卡利拉嗪和布雷帕唑）。值得注意的是，所有的Gαi/o蛋白都可以被這兩種亞型的完全激動(dòng)劑激活。GαoA、GαoB、Gαi3和Gαz的差異最為明顯，而Gαi1和Gαi2的差異較不明顯。最初，在刺激后大約15 s時(shí)，Gαz似乎沒(méi)有被D2L和D2S差異激活。在D2L和D2S存在差異的情況下，D2L激活G蛋白的程度總是高于D2S。此外，所有的完全激動(dòng)劑在亞型之間都表現(xiàn)出相似的區(qū)別。MLS1547在兩種亞型上的活化程度都低于所有完全激動(dòng)劑，而在兩種亞型上的活化程度都高于所有其他部分激動(dòng)劑。

總結(jié)：

這是對(duì)D2受體亞型覆蓋所有六種人類非嗅覺(jué)和非視網(wǎng)膜Gαi/o亞型進(jìn)行的最廣泛的評(píng)估。因此，增加了以前關(guān)于在特定細(xì)胞類型中觀察到的某些Gαi/o蛋白的亞型特異性的報(bào)道。該數(shù)據(jù)解釋了臨床上使用D2受體激動(dòng)劑對(duì)D2S的療效低于D2L。