Entry from the Lipid Bilayer: A Possible Pathway for Inhibition of a Peptide G Protein-Coupled Receptor by a Lipophilic Small Molecule
Research article published in Biochemistry (2018)
Abstract
The pathways that G protein-coupled receptor (GPCR) ligands follow as they bind to or dissociate from their receptors are largely unknown. Protease-activated receptor-1 (PAR1) is a GPCR activated by intramolecular binding of a tethered agonist peptide that is exposed by thrombin cleavage. By contrast, the PAR1 antagonist vorapaxar is a lipophilic drug that binds in a pocket almost entirely occluded from the extracellular solvent. The binding and dissociation pathway of vorapaxar is unknown. Starting with the crystal structure of vorapaxar bound to PAR1, we performed temperature-accelerated molecular dynamics simulations of ligand dissociation. In the majority of simulations, vorapaxar exited the receptor laterally into the lipid bilayer through openings in the transmembrane helix (TM) bundle. Prior to full dissociation, vorapaxar paused in metastable intermediates stabilized by interactions with the receptor and lipid headgroups. Derivatives of vorapaxar with alkyl chains predicted to extend between TM6 and TM7 into the lipid bilayer inhibited PAR1 with apparent on rates similar to that of the parent compound in cell signaling assays. These data are consistent with vorapaxar binding to PAR1 via a pathway that passes between TM6 and TM7 from the lipid bilayer, in agreement with the most consistent pathway observed by molecular dynamics. While there is some evidence of entry of the ligand into rhodopsin and lipid-activated GPCRs from the cell membrane, our study provides the first such evidence for a peptide-activated GPCR and suggests that metastable intermediates along drug binding and dissociation pathways can be stabilized by specific interactions between lipids and the ligand.
Abstract sourced from PubMed (NCBI) for the cited record. See the original publication for the authoritative version.
Zusammenfassung
Peer-reviewed research on leech salivary compounds and their pharmacology. Indexed in PubMed and verified against the NCBI record.
Warum dies für die Hirudotherapie relevant ist
Unter Verwendung der Kristallstruktur des antithrombotischen Arzneimittels vorapaxar, gebunden an den Protease-aktivierten Rezeptor-1 (PAR1), zusammen mit temperaturbeschleunigten Molekulardynamik-Simulationen und Zellsignalisierungs-Assays fand diese Studie, dass der lipophile PAR1-Antagonist seine Bindungstasche höchstwahrscheinlich seitlich durch die Lipiddoppelschicht zwischen den Transmembranhelices 6 und 7 betritt und verlässt, wobei er in lipidstabilisierten Zwischenzuständen verharrt. Für den pharmakologischen Kontext der Hirudotherapie ist dies am Rande nützlich: PAR1 ist der Thrombinrezeptor auf Thrombozyten, und die Thrombinhemmung ist genau die Wirkung des charakteristischen Blutegelproteins hirudin, sodass die Arbeit beleuchtet, wie dieselbe Gerinnungsachse, auf die die Antikoagulanzien des Blutegels zielen, auch durch membranotrope Kleinmoleküle moduliert werden kann. Ehrlicher Vorbehalt: Dies ist In-vitro- und computergestützte strukturelle Pharmakologie an einem synthetischen Arzneimittel und einem nicht verwandten Rezeptormechanismus — sie umfasst keine aus Blutegeln gewonnene Verbindung und keinerlei klinische oder therapeutische Aussage zur Hirudotherapie.
Zitation
Entry from the Lipid Bilayer: A Possible Pathway for Inhibition of a Peptide G Protein-Coupled Receptor by a Lipophilic Small Molecule.
Bokoch et al. · Biochemistry, 2018
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Zur ASH-Bibliothek hinzugefügt: May 28, 2026 · Letzte Aktualisierung der Website: June 18, 2026