哥本哈根大学发现多巴胺D2受体的长和短亚型的差异G蛋白激活

多巴胺D2受体表达为一个短（D2S）和一个长（D2L）亚型，D2S亚型比D2L亚型表现出更高的突触前表达，而最近D2S表达的减少被认为与精神分裂症风险的增加有关。

基于此，2024年5月11日哥本哈根大学药物设计与药理学系Alexander S. Hauser研究团队在The British Journal of Pharmacology杂志发表了“Differential G protein activation by the long and short isoforms of the dopamine D2 receptor”揭示了多巴胺D2受体的长和短亚型的差异G蛋白激活。

作者首次在受体亚型水平上，研究了D2S与D2L亚型相比的G蛋白激活谱的动力学差异。采用了一种基于NanoBRET的G蛋白解离方法，在体外研究了3HA标记的D2L和D2S与Gαi/o/z蛋白的时间分辨偶联谱。使用多巴胺作为D2受体激动剂，观察到与D2S相比，D2L对Gαo和Gαz的激活比Gαi蛋白更明显。D2S没有观察到这种分化，它激活Gαo和Gαz的疗效低于D2L。作者发现在受体完全激活时，D2S激活G蛋白的速度快于D2L。研究结果强调，D2L和D2S都能激活所有非视觉的Gαi/o蛋白。

图一 D2L亚型对G蛋白激活的作用高于D2S亚型

作者使用已建立的基于nBRET的G蛋白解离方法来测试D2L和D2S对G蛋白亚型激活的差异。瞬时转染Venus-Gβ-Gγ结构和mas-GRK3ct-Nluc结构的HEK293T细胞系，当G蛋白激活发生时，将显示出增加的BRET。这是由于G蛋白激活导致Gα亚基从Venus-Gβ-Gγ传感器分离，然后与GRK3的c端识别基序物理相互作用，导致接近Venus和Nluc。作者过表达异三聚体G蛋白Gα亚基的Gαi1-3、GαoA、GαoB和Gαz亚型，以及3HA标记的D2亚型。作者证实了在没有Gα蛋白和Gαs和Gαq蛋白的情况下没有可检测的G蛋白激活。作者监测了完整的浓度-响应曲线。作者观察到GαoA、GαoB和Gαi1-3亚型的D2L在最大激活（Emax-ΔBRET）上与D2S不同，并且对Gαz表现出相似的趋势；在所有研究的G蛋白中，D2L的激活振幅（振幅-ΔBRET）都更高，这表明ICL3的29aa差异对D2L的整体疗效有相当大的影响。虽然这些亚型在疗效方面区分了不同的G蛋白，但相应的效力和激活动力学没有改变。

图二 D2受体亚型在细胞信号传导和受体表达中的差异

动力学振幅-ΔBRET的相对等级顺序与不同G蛋白亚型的Emax-ΔBRET相关。此外，G蛋白活化速率常数（1/τ）的排序与浓度-响应曲线上的logEC50相关。这一观察结果与被多巴胺激活的各自的D2受体亚型无关。为了评估GαoA和GαoB激活的有效性降低是否会传播到下游细胞信号传导，作者研究了这两种D2R亚型对第二信使cAMP生成的影响。为此，作者使用了一个基于基因编码的YFP-Epac1-rluc的生物传感器，该传感器在与cAMP结合时改变构象。没有观察到时间和受体异构体之间的相互作用效应。D2L在这个选定的下游信号替代参数中表现出更高的疗效，而效价没有受到影响。

图三 D2L、D2S和不同激动剂对G蛋白的差异

作者进一步研究了一系列D2受体激动剂，以确定观察到的激活模式-D2L对Gαo、Gαi和Gαz亚型的疗效高于D2S-是否主要由受体决定，还是由多巴胺特有的配体特性决定。作者选择了不同疗效水平的激动剂，如全激动剂（多巴胺、普拉克索），以及第三代抗精神病药物和部分激动剂（阿立哌唑、卡利拉嗪和布雷帕唑）。值得注意的是，所有的Gαi/o蛋白都可以被这两种亚型的完全激动剂激活。GαoA、GαoB、Gαi3和Gαz的差异最为明显，而Gαi1和Gαi2的差异较不明显。最初，在刺激后大约15 s时，Gαz似乎没有被D2L和D2S差异激活。在D2L和D2S存在差异的情况下，D2L激活G蛋白的程度总是高于D2S。此外，所有的完全激动剂在亚型之间都表现出相似的区别。MLS1547在两种亚型上的活化程度都低于所有完全激动剂，而在两种亚型上的活化程度都高于所有其他部分激动剂。

总结：

这是对D2受体亚型覆盖所有六种人类非嗅觉和非视网膜Gαi/o亚型进行的最广泛的评估。因此，增加了以前关于在特定细胞类型中观察到的某些Gαi/o蛋白的亚型特异性的报道。该数据解释了临床上使用D2受体激动剂对D2S的疗效低于D2L。