酵母からヒトにいたるまで真核生物に存在する膜タンパク質のファミリーであり、細胞外から細胞内へのシグナル伝達に重要な働きをする。細胞外に存在するホルモンや神経伝達物質などの活性化分子(アゴニスト)との結合により、GPCRは構造変化を誘導されGタンパク質を活性化する。その結果、cAMPやCa2+といった細胞内伝達物質の濃度が変化する。ヒトのGPCRは約800種類知られており、すべて特徴的な7つの膜貫通αへリックスを持ち、N末端領域は細胞外に存在する。サブタイプβ1,β2,β3もこれに含まれる。β1,β2,β3はNC両末端領域と細胞質内に存在するループ3を除くアミノ酸配列において51%と高い相同性を示す。これまでrhodopsin以外のGPCRは、構造の柔軟さや発現系の構築の困難さから結晶化が阻まれてきた。そのためGPCRの高分解能構造はrhodopsinに限られており、機能解析や創薬探索はrhodopsinの構造をもとになされてきた。最近、博士らのグループによってβ2ARの柔軟な構造をもつ細胞質内ループにFab抗体を結合させ、アンタゴニストcarazololを結合させた状態でcarazolol-β2AR-Fab5の結晶が得られた。technologyを用いてデータが収集され、構造が解析された。同様の技術を用いてアンタゴニストcyanopindololと結合した状態でcyanopindolol-β1ARの構造が解かれた。ヒトのβ1ARはβ2ARに比べ界面活性剤下で非常に不安定なため精製が困難であった。そこでヒトよりも安定なシチメンチョウのβ1ARをもとに熱安定性をもつ変異体β1AR-m23が結晶化に用いられた。β1ARとβ2ARの2つの結晶構造から、リガンド結合ポケットのリガンド選択性について考察された。EL2)に位置する15個のアミノ酸側鎖と結合しており、このアミノ酸残基はβ2ARのアンタゴニストcarazololとの結合に関与する残基と同じであることが明らかとなった。あるリガンド(アゴニスト、アンタゴニスト)はβ1ARあるいはβ2ARに特異的に結合する。この特異性を説明するためには、リガンド結合ポケット付近に位置しリガンドとの結合に直接的もしくは間接的に関与するアミノ酸に違いがあるはずである。リガンド結合ポケットから8Åの範囲内で2つのアミノ酸残基がβ1ARとβ2AR間で異なっていることが明らかとなった。β1ARではVal172とPhe325であり、β2ARではThr164とTyr308である。このアミノ酸残基の違いによってβ2ARではリガンド結合ポケット付近に極性残基が押し出されている。この極性残基によってリガンド選択性が説明された。変異体の解析から、β2ARではTyr308がアゴニスト選択性に重要であることが示された。本講演で紹介された高分解能構造情報からGPCRと様々なリガンドとの結合部位や結合様式が明らかとなれば、アゴニストやアンタゴニストといった薬剤の標的箇所を効率的にスクリーニングすることが可能となるであろう。創薬のターゲットのおよそ8割がGPCRであることを踏まえると、リガンド選択性の機構解明は非常に重要であり、将来、副作用のない効率的な薬剤の実現に寄与することが期待される。University.。