Nature chemical biology
TRPM5变构位点整合激活、调控与抑制作用
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该研究发现TRPM5的S1–S4结构域上部存在一个多功能变构位点，可被不同小分子配体用于激活或抑制通道，并揭示了CBTA与钙离子协同作用的新机制，为靶向TRPM5的药物开发提供了全新策略。
文献概述
本文《A single allosteric site merges activation, modulation and inhibition in TRPM5》，发表于《Nature chemical biology》杂志，回顾并总结了TRPM5通道的变构调控机制。研究通过结构生物学、电生理学与突变分析，揭示了非钙激动剂CBTA结合于S1–S4口袋上部，直接激活TRPM5并增强其对钙离子的敏感性，同时发现抑制剂TPPO也结合于同一区域但诱导非导通构象。该研究系统阐明了该位点作为多功能调控枢纽的作用，提出了一种统一的变构调控模型，为理解TRP通道的多模态调控提供了新视角。背景知识
TRPM5是一种钙离子激活的单价阳离子通道，在味觉感知、胰岛素分泌和免疫反应等生理过程中发挥关键作用。其经典激活机制依赖于两个钙离子结合位点：跨膜结构域（TMD）的CaTMD位点和胞内结构域（ICD）的CaICD位点，两者协同调控通道的电压依赖性和门控行为。尽管TRPM5是代谢和感官疾病的重要潜在靶点，但缺乏特异性小分子工具限制了其药理研究和治疗开发。近年来，CBTA作为首个非钙激动剂被发现，但其作用机制尚不明确。此外，TRPM5可被TPPO等小分子抑制，但其结合位点和抑制机制也未被解析。因此，如何小分子配体与内源性钙信号协调调控TRPM5，以及是否存在共享的变构调控位点，是当前领域亟待解决的关键问题。本研究通过高分辨率冷冻电镜结构解析，系统揭示了S1–S4口袋上部作为多功能调控中心的结构基础，填补了TRPM5药理机制的空白，为开发选择性调节剂提供了结构蓝图。
研究方法与实验
研究团队采用冷冻电镜（cryo-EM）技术解析了斑马鱼TRPM5在不同配体组合下的高分辨率结构，包括单独CBTA、CBTA与钙离子共结合、以及TPPO与钙离子共结合状态，分辨率分别达到3.1 Å、2.9 Å和3.0 Å。通过电生理全细胞膜片钳实验，评估了CBTA在不同钙离子浓度下的激动活性，并测定其浓度-反应关系。利用定点突变技术构建了多个结合位点突变体，结合功能实验验证关键残基在CBTA和钙离子协同作用中的角色。同时，通过结构比对和分类分析，揭示了配体结合诱导的构象变化及门控机制。关键结论与观点
研究意义与展望
本研究首次揭示TRPM5中存在一个可被不同化学骨架配体用于激活或抑制的共享变构位点，打破了传统“一个位点一种功能”的配体作用模式，为离子通道变构调控提供了新范式。该发现不仅深化了对TRP通道多模态调控的理解，也为设计选择性TRPM5调节剂提供了结构基础。特别是CBTA的协同激活机制，提示可通过低剂量联合策略实现精准调控，减少脱靶效应。
未来研究可进一步探索该位点在其他TRP家族成员中的保守性，以及开发更具选择性和药代性质的CBTA衍生物。此外，结合分子动力学模拟可深入解析配体诱导的构象动态变化路径，助力理性药物设计。该变构位点的多功能特性也为开发双向调节剂（如正向或负向变构调节剂）提供了可能，具有广阔的转化前景。
结语
本研究系统揭示了TRPM5通道的新型变构调控机制，发现S1–S4结构域上部口袋作为一个多功能调控中心，可被激动剂CBTA或抑制剂TPPO结合，从而分别促进或阻断通道开放。CBTA不仅作为非钙激动剂直接激活TRPM5，还能显著增强其对钙离子的敏感性，通过结构重排优化CaTMD位点的钙结合能力。更重要的是，CBTA可模拟CaICD的功能，绕过传统双位点激活需求，实现对通道的高效调控。这种多功能变构位点的存在，为理解TRP通道的复杂门控提供了新模型，也开辟了靶向TRPM5治疗代谢和感官疾病的全新药理策略。该工作不仅填补了TRPM5药理机制的空白，也为开发具有协同效应或双向调节功能的新型小分子药物提供了结构基础和理论支持。未来基于该位点的药物设计有望实现更精准、更安全的通道调控，推动相关疾病的治疗进展。
