Mapping the molecular determinants of positive allosteric modulators of the mGlu2 recepto

Abstract

O sucesso dos receptores acoplados à proteína G (GPCRs) enquanto alvos terapêuticos para o tratamento de doenças do sistema nervoso central torna estes receptores alvos pertinentes de investigação. Especificamente, a activação de receptores mGlu2 tem mostrado reduzir a transmissão glutamatérgica em áreas do cerebro onde o excesso de sinalização glutamatérgica parece estar implicado na patofisiologia de doenças como a ansiedade e a esquizofrenia. Deste modo, a activação dos receptores mGlu2 está actualmente a ser encarada como uma potencial estratégia para o tratamento destas doenças. Diversos moduladores alostéricos positivos (PAMs), que se ligam a um local do receptor diferente do local de ligação do glutamato, têm revelado modular os receptores mGlu2 de uma forma selectiva. Com o objectivo de identificar aminoácidos potencialmente importantes para a interacção entre o PAM e o receptor mGlu2, foi efectuada a modelação molecular e o docking de PAMs de receptores mGlu2 em paralelo com mutagénese dirigida. Receptores mGlu2 mutantes foram produzidos e o impacto dessas mutações na actividade de diversos PAMs foi avaliado, de forma a confirmar o papel destes aminoácidos na actividade destes compostos. Este estudo identifica aminoácidos importantes para a actividade dos PAMs e sugere um potencial local de ligação destes compostos.

The proven success of G protein-coupled receptors (GPCRs) as drug targets for the treatment of CNS disorders renders them attractive targets of research. Specifically, activation of the G protein-coupled or metabotropic glutamate (mGlu2) receptor has been shown to reduce glutamatergic transmission in brain regions where excess glutamate signaling may be implicated in the pathophysiology of disorders such as anxiety and schizophrenia. Hence, activation of the mGlu2 receptor is being pursued as a novel therapeutic approach for the treatment of these diseases. Multiple positive allosteric modulators (PAMs), which bind to a site other than that of the endogenous mGlu2 receptor agonist glutamate, have been shown to modulate mGlu2 receptors in a selective way. In order to identify amino acids potentially important for the interaction between PAMs and the mGlu2 receptor, homology modelling and docking of mGlu2 receptor PAMs was performed in parallel with experimental site directed mutagenesis. Mutant mGlu2 receptors were produced and the impact of the selected receptor mutations on the activity of several PAM compounds towards the receptor was evaluated, in order to confirm the role of these amino acids in the activity of the compounds. This study identifies crucial amino acids for the activity of mGlu2 receptor PAMs and suggests a potential binding pocket of PAMs.