Sci Adv丨張進團隊解析人源?P2X2/3?異源三聚體結構揭示慢性咳嗽藥物選擇性機制

慢性咳嗽，尤其是難治性或不明原因慢性咳嗽（ R efractory or unexplained chronic cough,RUCC） ， 影響著全球約 10% 的人口 ， 患者長期受困于睡眠障礙與社交受限，心理負擔沉重，且臨床上極度缺乏療效確切且耐受性良好的藥物。目前， ATP 門控陽離子通道 P2X3 受體被公認為止咳的關鍵靶點，其相關拮抗劑已相繼進入臨床或獲批上市。然而，第一代 P2X3 拮抗劑（如 Gefapixant ）在臨床應用中遭遇了嚴重的瓶頸：超過半數的患者會出現嚴重的味覺障礙（如味覺異?；騿适В?。領域內普遍認為，這一副作用源于藥物對味覺傳入神經上 P2X2/3 異聚體的非選擇性抑制。因此，如何在保留鎮咳療效的同時規避味覺副作用，實現對亞型的高選擇性識別，一直是該領域藥物研發的核心挑戰，而 P2X2/3 異聚體高分辨率結構的缺失，使得這一目標長期以來受阻。

近日， 南昌大學基礎醫學院 / 南昌大學第二附屬醫院聯合 深圳晶蛋生物 在 Science Advances 上發表了題為 Cryo-EM Structures of Human P2X2/3 Heteromer channel Reveal the Structural Basis of Ligand Selectivity 的研究論文。該研究利用冷凍電鏡（ Cryo-EM ）技術，解析了人源P2X2/3異聚體的高分辨率結構，在原子水平上闡明了不同止咳藥物區分同聚體與異聚體的分子機制，為開發高效、無味覺障礙副作用的下一代止咳藥物奠定了結構基礎。

研究團隊 通過串聯親和純化策略，克服了異聚體蛋白表達與純化的挑戰， 并 利用冷凍電鏡 解析了人源 P2X2/3 異聚通道的多種冷凍電鏡結構，并進一步獲得了 P2X3 與高選擇性拮抗劑 Camlipixant 的復合物結構。同時，我們還解析了人源 P2X2 同聚體從靜息態到激活態、再到脫敏狀態的一系列結構，從而較系統地描繪了其門控過程。

該工作首先解決了長期存在的學術爭議：證實了 P2X2/3 異聚體并非單一組裝形式，而是存在 1:2 與 2:1 兩種亞基化學計量比的三聚體，為亞基組成的爭論提 供了直接的結構證據。結構分析進一步揭示， P2X2/3 異聚體具有顯著的結構不對稱性，特別是在跨膜 TM2 螺旋及孔道區域。這種獨特的非對稱構象，為其在 ATP 敏感性及脫敏動力學上的藥理學特性提供了合理解釋 。

更重要的是，該研究深入揭示了兩類代表性止咳候選藥物在識別機制上的本質差異： 結構顯示， Gefapixant 結合于一個位于亞基界面的別構口袋。這個口袋在 P2X3 同聚體和 P2X2/3 異聚體之間高度保守，因此 Gefapixant 雖然能夠有效抑制 P2X3 ，也同樣容易作用于 P2X2/3 。這一結果很好地解釋了其選擇性不足的原因，也為其臨床上較常見的味覺相關不良反應提供了結構依據。相比之下， Camlipixant 的結合位點完全不同。它結合在 P2X3 細胞外前庭區一個更具亞型特異性的別構位點，該位點的關鍵殘基在 P2X2/3 異聚體中并不保守，導致 Camlipixant 很難穩定結合異聚體。結構與功能實驗共同表明，正是這一 “ 利用差異性位點 ” 的識別方式，使 Camlipixant 對 P2X3 表現出遠高于 P2X2/3 的選擇性。這也說明，如果藥物設計能夠避開保守口袋、轉而利用 P2X3 特有的結構微環境，就有望在保留鎮咳活性的同時降低味覺副作用。

綜上所述，這項工作提供了首個關于人源P2X2/3異聚受體的高分辨率結構框架，不僅澄清了其組裝方式和非對稱構象特征，也系統解釋了不同P2X3拮抗劑選擇性差異的結構基礎。更重要的是，這些結果為慢性咳嗽藥物研發提供了一個清晰思路：以 P2X3 同聚體為主要鎮咳靶點，同時盡量避免作用于味覺傳入神經相關的 P2X2/3 異聚體，從而實現療效與耐受性的平衡。本研究為下一代高選擇性 P2X3 拮抗劑的理性設計提供基礎，也為理解異聚離子通道如何通過亞基組合塑造藥理學特征提供新的范例。

南昌大學基礎醫學院博士生成心宇為本文的獨立第一作者。 張進教授為本文的通訊作者。

原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea9268

制版人： 十一

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