構造生物学：Gタンパク質共役受容体キナーゼ1と複合体を形成したロドプシンの複数の構造
Nature 595, 7868 doi: 10.1038/s41586-021-03721-x
Gタンパク質共役受容体（GPCR）キナーゼ（GRK）は、活性化したGPCRを選択的にリン酸化し、脱感作の準備をさせる。GRKがこのような受容体を認識する仕組みは分かっていないが、GRKのN末端にある保存された領域がこの過程には必須である。今回我々は、ロドプシンキナーゼ（GRK1）に結合した光活性化ロドプシン（Rho*）の、一連のクライオ電子顕微鏡像の単粒子再構築結果について報告する。この状態では、GRK1のN末端はヘリックスを形成していて、それがRho*の細胞質側の開いた割れ目に差し込まれている。このヘリックスは、GRK1のキナーゼドメインにぴったり接していて、このドメインを活性型の構造に安定化している。この複合体は、ほとんどのGPCRで保存されている塩基性残基と、GRK中の保存されている酸性残基との間の静電相互作用によりさらに安定化されている。GRK1のRH（regulator of G-protein signalling homology）ドメイン、またはロドプシンのC末端に当たる密度は観察されなかった。これらの結果はクロスリンキング質量分析（CLMS）によって確認され、受容体に結合したGRK1中の動的な挙動が明らかになった。受容体尾部中の複数部位のリン酸化はこうした挙動によって可能となるのだろう。我々は、GRK1中の、変異するとキナーゼ活性とRho*とのクロスリンキングが増強される残基に加えて、酸性リン脂質による活性化に関与している残基も明らかにした。これらのデータから、プロテインキナーゼの小さなファミリーが数百もの多様なGPCRを認識し、それらに活性化される際の一般的なモデルが得られた。
