GPRC5D的结构和表达
GPRC5D是一种孤儿受体，没有确定的内源性配体，GPRC5D属于第5亚家族C类G蛋白偶联受体（GPCRs），在哺乳动物中，还有另外三个GPRC5亚家族成员：GPRC5A，GPRC5B和GPRC5C。传统的C类GPCRs（如mGluR）通常包含一个名为Venus flytrap（VFT）的大N端结构域，负责与配体的垂直结合和同源或异源二聚体的形成。与经典的C类GPCR相比，其特点是细胞外N端较短且缺乏VFT结构域。由于缺乏大量的N端胞外区域，关于GPRC5D是否仍然可以形成二聚体以及信号如何通过跨膜区域转导的问题仍然存在。在人体中，GPRC5D主要在指甲和头发中表达，在产生硬角蛋白的分化细胞中表达。最近的研究表明，GPRC5D在多发性骨髓瘤细胞表面具有高度特异性和增强的表达，从而使其成为针对MM的抗体疗法的一个有吸引力的靶点。TALVEY™（talquetamab-tgvs）是世界上第一个针对GPRC5D/CD3的双特异性抗体，用于治疗成人患者的复发或难治性多发性骨髓瘤。
scFv150-18-GPRC5D复合物
研究人员通过在昆虫细胞中共表达靶向GPRC5D的抗体scFv150-18（专利US20200123249A1）和GPRC5D成功获得结构良好的复合物。将scFv克隆为人IgG格式（IgG150-18），并进行荧光活化细胞分选（FACS）试验。结果表明，IgG150-18可以结合GPRC5D胞外结构域。
scFv与GPRC5D之间的结合界面
研究人员通过结构分析发现抗体结合GPRC5D的胞外区域，包括N端区域和3个细胞外环（ECL1、ECL2和ECL3）。GPRC5D胞外与抗体的相互作用主要由三对氢键介导，分别是Y226HCDR2和S8N-term；Y228HCDR2和C16N-term的主链羰基氧；T227HCDR2和Q236ECL3主链羰基氧。除此之外，其他的极性和疏水相互作用也对界面会产生影响。研究人员通过在GPRC5D的N端区域中引入组合突变来检测抗体和GPRC5D的结合能力，发现N端的突变几乎消除了GPRC5D和抗体的结合能力，表明scFv主要结合GPRC5D的N端。
GPRC5D是非典型C类GPCR
GPRC5D的N端胞外区域相对较短，它的拓扑结构和A类GPCR相似，但是研究发现GPRC5D与A类GPCR跨膜区的序列形似性低。相反，它和C类GPCR的跨膜区序列的相似性较高。结构分析表明，尽管缺乏一个大的N端胞外VFT结构域，GPRC5D的跨膜结构域更接近C类受体。与A类GPCR相比，我们观察到GPRC5D的TM3和TM5上发生了大规模的螺旋位移，并向7TM束的中心移动；与其他C类GPCR相比，GPRC5D的跨膜螺旋区明显具有总体相似性，除了TM3更靠近螺旋中心。通过序列相似性比对和结构分析，强调了GPRC5D在C类GPCR中的独特性质。
GPRC5D的跨膜区浅口袋和非活性构象
GPRC5D的跨膜区域存在一个浅口袋，这种浅口袋可能不利于配体的结合，因为F5.40和W6.53这对残基可能阻碍了配体进一步延伸到螺旋核心。冷冻电镜密度图中未观察到任何未知配体的密度，证实了GPRC5D结构处于无配体状态。通过与mGluR2在活性和失活状态的结构比较，发现GPRC5D的跨膜区域与非活性状态的mGluR2受体高度相似，表明GPRC5D可能处于非活性状态。
GPRC5D具有独特的二聚体界面
研究发现与大多数C类受体的二聚体界面位于N端细胞外VFT结构域不同，GPRC5D的二聚体界面位于跨膜螺旋TM4区域。GPRC5D的二聚体界面主要由两对氢键和一系列疏水相互作用介导。其他C类受体相比，GPRC5D采取了“头对头”的二聚体构型，而不是“尾对尾”的构型。
研究人员提出，GPRC5D二聚体界面中的V/I4.45I4.46xxE4.49氨基酸序列可能代表了GPRC5家族受体的一个保守的二聚体界面结构域。这一结构域在GPRC5家族内部有一定程度的保守性，但在整个C类受体家族中缺乏保守性。
总结
GPRC5D是一种的非典型的C类孤儿蛋白偶联受体，和经典的C类受体相比，它不仅具有短的N端胞外区，还具有独特的二聚体界面，与其他GPCR的序列相似性有限，这对发现内源性配体和探索GPRC5D的激活机制提出了挑战。然而，GPRC5D和scFv之间的特定结合界面和分子相互作用细节可能会加速针对GPRC5D的靶向抗体疗法的开发，利用计算和人工智能辅助方法，为多发性骨髓瘤的治疗带来希望。
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