Structure des récepteurs mu et delta des opiacés

Abstract

Les trois récepteurs des opiacés (OR), mu, delta et kappa, sont impliqués dans l’action de la morphine, de l’héroïne et de peptides endogènes comme les endorphines et les enképhalines. Ils constituent une cible privilégiée pour traiter notamment les douleurs intenses, mais aussi les troubles neurologiques et psychiatriques. Ils appartiennent à la famille des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG). Dans cette synthèse, nous décrivons la structure tridimensionnelle des mu-OR et delta-OR, et discutons ce que nous enseignent ces structures sur les mécanismes moléculaires de la reconnaissance des récepteurs OR par les ligands morphiniques antagonistes. Nous décrivons notamment l’organisation structurale des domaines extracellulaires à l’origine de la sélectivité de liaison des opiacés. La comparaison avec la structure des récepteurs muscariniques révèle que ce filtre de sélectivité de liaison extracellulaire pourrait s’appliquer plus généralement dans la famille des RCPG. La structure du mu-OR révèle aussi une caractéristique très importante dans le fonctionnement de ces récepteurs, et plus généralement des RCPG : la formation d’un dimère. Bien que décrite depuis plus de 15 ans, la dimérisation des RCPG reste très débattue, en particulier quant à ses conséquences fonctionnelles in vivo. Cette structure de dimère du mu-OR ouvre de nouvelles pistes pour mieux comprendre les implications fonctionnelles des RCPG.

The opioid receptor family is composed of three members, the µ, δ and κ opioid receptors, that respond to classical opioid alkaloids such as morphine and heroin as well as endogenous peptide ligands like endorphins. They belong to the G-protein-coupled receptor (GPCR) superfamily, and are excellent therapeutic targets for pain control. I will discuss new insights into conserved elements of opioid ligand recognition and structural features associated with ligand subtype selectivity based on the crystal structures we obtained for µ-OR and δ-OR. These data also provide a structural explanation and validation for the “message-address” model of opioid receptor pharmacology in which distinct “message” (efficacy) and “address” (selectivity) determinants are contained within a single ligand. Comparison of the “address” region of the OR with other GPCRs reveals this structural organization may be a more general phenomenon, extending to other GPCR families as well. Finally, I will discuss the µ-OR oligomeric arrangement in the crystal structure and its potential implication in opioid receptor function.