Chemokine receptor antagonists have potential applications in field of drug discovery. Although the chemokine receptors are G-protein-coupled receptors, their cognate ligands are small proteins (8 to 12 kDa), and so inhibiting the ligand/receptor interaction has been challenging. The application of structure-based in-silico methods to drug discovery is still considered a major challenge, especially when the x-ray structure of the target protein is unknown. Such is the case with human CCR2 and CCR5, the most important members of the chemokine receptor family and also a potential drug target. Herein, we review the success stories of combined receptor modeling/mutagenesis approach to probe the allosteric nature of chemokine receptor binding by small molecule antagonists for CCR2 and CCR5 using Rhodopsin as template. We also urged the importance of recently available ${\beta}2$-andrenergic receptor as an alternate template to guide mutagenesis. The results demonstrate the usefulness and robustness of in-silico 3D models. These models could also be useful for the design of novel and potent CCR2 and CCR5 antagonists using structure based drug design.
The CC chemokine receptor 5 (CCR5) delta 32 allele results in a nonfunctional form of the chemokine receptor and has been implicated in a variety of immune-mediated diseases. $CCR5{\Delta}32$ may also predispose one to chronic liver disease or be linked with resistance to HBV infection. This study was undertaken to investigate any association between CCR5 polymorphism with resistance to hepatitis B or susceptibility to HBV infection. A total of 812 Iranian individuals were enrolled into two groups: HBV infected cases (n=357), who were HBsAg-positive, and healthy controls (n=455). We assessed polymorphisms in the CCR5 gene using specific CCR5 oligonucleotide primers surrounding the breakpoint deletion. Genotype distributions of the HBV infected cases and healthy controls were determined and compared. The CCR5/CCR5 (WW) and $CCR5/CCR5{\Delta}32$ (W/D) genotypes were found in (98%) and (2%) of HBV infected cases, respectively. The $CCR5{\Delta}32/{\Delta}32$genotype was not found in HBV infected cases. Genotype distributions of CCR5 in healthy controls were W/W genotype in (87.3%), W/D genotype in (11.2%) and D/D genotype in (1.5%). Heterozygosity for $CCR5/CCR5{\Delta}32$ (W/D) in healthy controls was greater than in HBV infected cases (11.2% vs 2%, p < 0.001). W/D and D/D genotypes were more prominent in healthy controls than in HBV infected cases. This study provides evidence that the $CCR5{\Delta}32$ polymorphism may have a protective effect in resistance to HBV infection at least in the Iranian population.
Chemokine receptor antagonists have potential applications in field of drug discovery. Although the chemokine receptors are G-protein-coupled receptors, their cognate ligands are small proteins (8 to 12 kDa), and so inhibiting the ligand/receptor interaction has been challenging. In particular, CCR2 and CCR5 and their ligands have been implicated in the pathophysiology of a number of diseases, including rheumatoid arthritis and multiple sclerosis. Based on their roles in disease, they have been attractive targets for the pharmaceutical industry, targeting both CCR2 and CCR5 could be a useful strategy. Because of the importance of these receptors, providing information regarding the binding site is of prime importance. Herein, we report the comparison of CCR2 of CCR5 binding sites both sequentially as well as structurally. We also urged the importance of crucial residues in the binding site, to facilitate the development of dual antagonists targeting both the receptors. These results could also be useful for the design of novel and potent dual CCR2 and CCR5 antagonists using structure based drug design.
C-C chemokine receptor type 4 (CCR4) is a chemokine receptor with seven transmembrane helices and it belongs to the GPCR family. It plays an important role in asthma, lung disease, atopic dermatitis, allergic bronchopulmonary aspergillosis, cancer, inflammatory bowel disease, the mosquito-borne tropical diseases, such as dengue fever and allergic rhinitis. Because of its role in wide spectrum of disease processes, CCR4 is considered to be an important drug target. Three dimensional structure of the protein is essential to determine the functions. In the present study homology modeling of human CCR4 was performed based on crystal structure of CCR5 chemokine receptor. The generated models were validated using various parameters. Among the generated homology models the best one is selected based on validation result. The model can be used for performing further docking studies to identifying the critical interacting residues.
Oh, Eun-Ji;Zang, Yaran;Kim, Jung-Woo;Lee, Mi Nam;Song, Ju Han;Oh, Sin-Hye;Kwon, Seung Hee;Yang, Jin-Woo;Koh, Jeong-Tae
International Journal of Oral Biology
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v.44
no.4
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pp.173-181
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2019
The CC chemokine receptor 5 (CCR5) is a G protein-coupled receptor that regulates chemotaxis and effector functions of immune cells. It also serves as the major co-receptor for the entry of human immunodeficiency virus (HIV). Recently, CCR5 inhibitors have been developed and used for the treatment or prevention of HIV infections. Additionally, it has been identified that CCR5 controls bone homeostasis by regulating osteoclastogenesis and the communication between osteoblasts and osteoclasts. However, the effects of CCR5 inhibition on bone tissue in elderly patients are unknown. This study aimed to examine the bone phenotype of aged CCR5 knockout (KO) mice. Femoral and tibial bones were isolated from 12-month and 18-month old wild-type (WT) and CCR5 KO mice, and microcomputed tomography and histology analyses were performed. Twelve-month-old CCR5 KO mice exhibited a decreased trabecular bone mass and cortical bone thickness in both femoral and tibial bones compared with age-matched WT mice. Eighteen-month-old mice also showed a decreased trabecular bone mass in femurs compared with control WT mice, but not in tibial bones. Unlike in 12-month-old mice, the cortical margin of femurs and tibias in 18-month-old mice were rough, likely because they were aggravated by the deficiency of CCR5. Overall, our data suggest that the deficiency of CCR5 with aging can cause severe bone loss. When CCR5 inhibitors or CCR5 inactivating technologies are used in elderly patients, a preventive strategy for bone loss should be considered.
E2 glycoprotein of hepatitis C virus (HCV) comprises a surface of viral particle together with E1 glycoprotein, and is thought to be involved in the attachment of HCV viral particle to receptor (s) on the permissible cells including hepatocytes, B cells, T cells, and monocytes. We constructed a phage library expressing cellular proteins of hepatocytes on the phage surface, which turned out to be 8.8${\times}$$10^5$ cfu of diversity and carried inserts in 95% of library. We screened both cDNA phage library and 12-mer peptide library to identify the cellular proteins binding to E2 protein. Some intracellular proteins including tensin and membrane band 4.1 which are involved in signal transduction of survival and cytoskeleton organization, were selected from cDNA phage library through several rounds of panning and screening. On the contrary, membrane proteins such as CCR7, CKR-L2, and insulin-like growth factor-1 receptor were identified through screening of peptide library. Phages expressing peptides corresponding to those membrane proteins were bound to E2 protein specifically as determined by neutralization of binding assay. Since it is well known that HCV can infect T cells as well as hepatocytes, we examined to see if E2 protein can bind to CCR7, a member of C-protein coupled receptor family expressed on T cells, using CCR7 transfected tells. Human CCR7 cDNA was cloned into pcDNA3.1(-) vector and transfected into human embryonic kidney cell, 293T, and expressed on the surface of the cell as shown by flow cytometer. Binding assay of E2 protein using CCR7 transfected cells indicated that E2 protein bound to CCR7 by dose-dependent mode, giving rise to the possibility that CCR7 might be a putative cellular receptor for HCV.
To design gene deliver systems which can deliver higher amounts of genes into stem cells, we studied the expression of receptors involved in the receptor-mediated endocytosis of bone marrow stromal stem cells. Bone marrow was isolated from ICR mice, and bone marrow stromal stem cells were isolated based on their plastic adherence property. Several culture conditions were screened for effective and continuous culture of marrow stromal stem cells. MesenCult medium was finally used to cultivate marrow stromal stem cells in vitro. As candidate receptors, various chemokine receptors were studied. Both bone marrow cells ad marrow-derived stromal stem cells showed expression of CC chemokine receptors (CCR) and CXC chemokine receptors (CXCR). Marrow stromal stem cells showed higher expression of CCR5 ad CXCR4 chemokine receptors as compared to other types of chemokine receptors. Moreover, though the expression of chemokine receptors generally decreased in most chemokine receptors with the cultivaton of marrow stromal stem cells, CCR5 and CXCR4 chemokine receptors retained the higher level of receptor expressions over prolonged periods. These results suggest that the ligands exhibiting specific binding to CCR5 or CXCR4 might be used to modify gene delivery systems for increased levels of receptor-mediated gene delivery into stromal stem cells.
Leem, Joong Woo;Lee, Hyun Joo;Nam, Taick Sang;Yoon, Duck Mi
The Korean Journal of Pain
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v.21
no.3
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pp.187-196
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2008
Background: Upregulation of one type of the pro-inflammatory chemokine (CCL2) and its receptor (CCR2) following peripheral nerve injury contributes to the induction of neuropathic pain. Here, we examined whether another type of chemokine (CCL3) is involved in neuropathic pain. Methods: We measured changes in mechanical and thermal sensitivity in the hind paws of naïve rats or rats with an L5 spinal nerve ligation (SNL) after intra-plantar injection of CCL3 or met-RANTES, an antagonist of the CCL3 receptor, CCR1. We also measured CCL3 levels in the sciatic nerve and the hind paw skin as well as CCR1 expression in dorsal root ganglion (DRG) cells from the lumbar spinal segments. Results: Intra-plantar injection of CCL3 into the hind paw of naive rats mimicked L5 SNL-produced hyperalgesia. Intra-plantar injection of met-RANTES into the hind paw of rats with L5 SNL attenuated hyperalgesia. L5 SNL increased CCL3 levels in the sciatic nerve and the hind paw skin on the affected side. The number of CCR1-positive DRG cells in the lumbar segments was not changed following L5 SNL. Conclusions: Partial peripheral nerve injury increases local CCL3 levels along the degenerating axons during Wallerian degeneration. This CCL3 binds to its receptor, CCR1, located on adjacent uninjured afferents, presumably nociceptors, to induce hyperalgesia in the neuropathic pain state.
Background: Chemokines and their receptors influence carcinogenesis and cysteine-cysteine chemokine receptor 5 (CCR5) directs spread of cancer to other tissues. A 32 base pair deletion in the coding region of CCR5 that might alter the expression or function of the protein has been implicated in a variety of immune-mediated diseases. The action of antiviral drugs being proposed as adjuvant therapy in cancer is dependent on CCR5 wild type status. In the present study, distribution of CCR5${\Delta}32$ polymorphism was assessed in North Indian esophageal cancer patients to explore the potential of using chemokine receptors antagonists as adjuvant therapy. Materials and Methods: DNA samples of 175 sporadic esophageal cancer patients (69 males and 106 females) and 175 unrelated healthy control individuals (69 males and 106 females) were screened for the CCR5${\Delta}32$ polymorphism by direct polymerase chain reaction (PCR). Results: The frequencies of wild type homozygous (CCR5/CCR5), heterozygous (CCR5/${\Delta}32$) and homozygous mutant (${\Delta}32/{\Delta}32$) genotypes were 96.0 vs 97.72%, 4.0 vs 1.71% and 0 vs 0.57% in patients and controls respectively. There was no difference in the genotype and allele frequencies of CCR5${\Delta}32$ polymorphism in esophageal cancer patients and control group. Conclusions: The CCR5${\Delta}32$ polymorphism is not associated with esophageal cancer in North Indians. As the majority of patients express the wild type allele, there is potential of using antiviral drug therapy as adjuvant therapy.
Hong Min Kim;Mi-Hye Kwon;Eun Soo Lee;Kyung Bong Ha;Choon Hee Chung
Journal of Yeungnam Medical Science
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v.41
no.2
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pp.103-112
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2024
Background: Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) is characterized by an increase in hepatic triglyceride content and increased inflammatory macrophage infiltration through the C-C motif chemokine receptor (CCR) 5 pathway in the liver. DA-6034 (7-carboxymethyloxy-3',4',5-trimethoxy flavone), is a synthetic derivative of eupatilin that exhibits anti-inflammatory activity in inflammatory bowel disease. However, the effect of DA-6034 on the inflammatory response in NAFLD is not well elucidated. Therefore, we aimed to determine the effect of DA-6034 on hepatic steatosis and inflammation. Methods: Forty male C57BL/6J mice were divided into the following four groups: (1) regular diet (RD), (2) RD with DA-6034, (3) high fat diet (HFD), and (4) HFD with DA-6034. All mice were sacrificed 12 weeks after the start of the experiment. The effects of DA-6034 on macrophages were assessed using RAW 264.7 cells. Results: DA-6034 not only reduced hepatic triglyceride levels and lipid accumulation but also macrophage infiltration and proinflammatory cytokines in HFD-fed mice. According to fluorescence-activated cell sorter analysis, DA-6034 reduced the CD8+ T cell fraction in the liver of HFD-fed mice. DA-6034 also reduced CCR5 expression and the migration of liver macrophages in HFD-fed mice and inhibited CCR2 ligand and CCR4 ligand, which stimulated the migration of macrophages. Conclusion: Overall, DA-6034 attenuates hepatic steatosis and inflammation in obesity by regulating CCR5 expression in macrophages.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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