The Concise Guide to PHARMACOLOGY 2021/22 is the fifth in this series of biennial publications. The Concise Guide provides concise overviews, mostly in tabular format, of the key properties of nearly 1900 human drug targets with an emphasis on selective pharmacology (where available), plus links to the open access knowledgebase source of drug targets and their ligands ( www.guidetopharmacology.org ), which provides more detailed views of target and ligand properties. Although the Concise Guide constitutes over 500 pages, the material presented is substantially reduced compared to information and links presented on the website. It provides a permanent, citable, point‐in‐time record that will survive database updates. The full contents of this section can be found at http://onlinelibrary.wiley.com/doi/bph.15538 . G protein‐coupled receptors are one of the six major pharmacological targets into which the Guide is divided, with the others being: ion channels, nuclear hormone receptors, catalytic receptors, enzymes and transporters. These are presented with nomenclature guidance and summary information on the best available pharmacological tools, alongside key references and suggestions for further reading. The landscape format of the Concise Guide is designed to facilitate comparison of related targets from material contemporary to mid‐2021, and supersedes data presented in the 2019/20, 2017/18, 2015/16 and 2013/14 Concise Guides and previous Guides to Receptors and Channels. It is produced in close conjunction with the Nomenclature and Standards Committee of the International Union of Basic and Clinical Pharmacology (NC‐IUPHAR), therefore, providing official IUPHAR classification and nomenclature for human drug targets, where appropriate.

ABSTRACT Coronavirus disease-2019 (COVID-19) is primarily a respiratory disease, however, an increasing number of reports indicate that SARS-CoV-2 infection can also cause severe neurological manifestations, including precipitating cases of probable Parkinson’s disease. As microglial NLRP3 inflammasome activation is a major driver of neurodegeneration, here we interrogated whether SARS-CoV-2 can promote microglial NLRP3 inflammasome activation utilising a model of human monocyte-derived microglia. We identified that SARS-CoV-2 isolates can bind and enter microglia, triggering inflammasome activation in the absence of viral replication. Mechanistically, microglial NLRP3 could be both primed and activated with SARS-CoV-2 spike glycoprotein in a NF-κB and ACE2-dependent manner. Notably, virus- and spike protein-mediated inflammasome activation in microglia was significantly enhanced in the presence of α-synuclein fibrils, which was entirely ablated by NLRP3-inhibition. These results support a possible mechanism of microglia activation by SARS-CoV-2, which could explain the increased vulnerability to developing neurological symptoms akin to Parkinson’s disease in certain COVID-19 infected individuals, and a potential therapeutic avenue for intervention. SIGNIFICANCE STATEMENT Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) principally affects the lungs, however there is evidence that the virus can also reach the brain and lead to chronic neurological symptoms. In this study, we examined the interaction SARS-CoV-2 with brain immune cells, by using an ex-vivo model of human monocyte-derived microglia. We identified robust activation of the innate immune sensor complex, NLRP3 inflammasome, in cells exposed to SARS-CoV-2. This was dependent on spike protein-ACE2 receptor interaction and was potentiated in the presence of α-synuclein. We therefore identify a possible mechanism for SARS-CoV-2 and increased vulnerability to developing neurological dysfunction. These findings support a potential therapeutic avenue for treatment of SARS-CoV-2 driven neurological manifestations, through use of NLRP3 inflammasome or ACE2 inhibitors.

ABSTRACT Innate immune complement activation generates the C3 and C5 protein cleavage products C3a and C5a, defined classically as anaphylatoxins. C3a activates C3a receptors (C3aR), while C5a activates two receptors (C5aR1 and C5aR2) to exert their immunomodulatory activities. The non-peptide compound, SB290157, was originally reported in 2001 as the first C3aR antagonist. In 2005, the first report on non-selective nature of SB290157 was published, where the compound exerted clear agonistic, not antagonistic, activity in variety of cells. Other studies also documented non-selective activities of this drug in vivo . These findings severely hamper data interpretation regarding C3aR when using this compound. Unfortunately, given the dearth of C3aR inhibitors, SB290157 still remains widely used to explore C3aR biology (>70 publications to date). Given these issues, in the present study we aimed to further explore SB290157’s pharmacological selectivity by screening the drug against three human anaphylatoxin receptors, C3aR, C5aR1 and C5aR2, using transfected cells. We first confirmed that SB290157 acts as a potent agonist at human C3aR. We also identified that SB290157 exerts partial agonist activity at C5aR2 by mediating β-arrestin recruitment at higher compound doses. Notably, SB290157’s activity at C5aR2 was more potent and efficacious than the current ‘lead’ C5aR2 agonist P32. Notwithstanding this, SB290157 showed inhibitory effect on C3a-mediated signalling in primary human macrophages. Our results therefore provide even more caution against using SB290157 as a research tool to explore C3aR function. Given the reported immunomodulatory and anti-inflammatory activities of C3aR and C5aR2 agonism, any function observed with SB290157 could be due to these off target activities.

Abstract The human complement component, C5a, binds two different seven transmembrane receptors termed as C5aR1 and C5aR2. C5aR1 is a prototypical G protein-coupled receptor that couples to Gαi sub-family of heterotrimeric G proteins and β-arrestins (βarr) following C5a stimulation. Peptide fragments derived from the carboxyl-terminus of C5a can still interact with the receptor, albeit with lower affinity, and can act as agonists or antagonists. However, whether such fragments might display ligand bias at C5aR1 remains unexplored. Here, we compare C5a and a modified C-terminal fragment of C5a, C5a pep , in terms of G protein coupling, βarr recruitment, endocytosis and ERK1/2 MAP kinase activation at the human C5aR1. We discover that C5a pep acts as a full-agonist for G protein coupling, while only displaying partial agonism for βarr recruitment. We also observe that whilst C5a pep is significantly less efficient in inducing C5aR1 endocytosis compared to C5a, it exhibits robust activation of ERK1/2 phosphorylation at levels similar to C5a. Interestingly, C5a pep displays full-agonist efficacy with respect to inhibiting LPS induced IL-6 secretion in human macrophages, but its ability to induce human neutrophil migration is substantially lower compared to C5a. Taken together, our findings reveal ligand-bias at C5aR1, not only with respect to transducer-coupling and receptor trafficking but also in terms of cellular responses. Our findings therefore establish a framework to explore additional levels of biased signaling and biased ligands at C5aR1 with therapeutic potential. More generally, our findings may be extended to discover biased ligands for the broad sub-family of chemokine GPCRs which also interact with chemokine ligands through a biphasic mechanism.

Abstract G protein-coupled receptors (GPCRs) are typically characterized by their seven transmembrane (7TM) architecture, and interaction with two universal signal-transducers namely, the heterotrimeric G-proteins and β-arrestins (βarrs). Synthetic ligands and receptor mutants have been designed to elicit transducer-coupling preferences and distinct downstream signaling outcomes for many GPCRs. This raises the question if some naturally-occurring 7TMRs may selectively engage one of these two signal-transducers, even in response to their endogenous agonists. Although there are scattered hints in the literature that some 7TMRs lack G-protein coupling but interact with βarrs, an in-depth understanding of their transducer-coupling preference, GRK-engagement, downstream signaling and structural mechanism remains elusive. Here, we use an array of cellular, biochemical and structural approaches to comprehensively characterize two non-canonical 7TMRs namely, the human decoy D6 receptor (D6R) and the human complement C5a receptor (C5aR2), in parallel with their canonical GPCR counterparts, CCR2 and C5aR1, respectively. We discover that D6R and C5aR2 couple exclusively to βarrs, exhibit distinct GRK-preference, and activate non-canonical downstream signaling partners. We also observe that βarrs, in complex with these receptors, adopt distinct conformations compared to their canonical GPCR counterparts despite being activated by a common natural agonist. Our study therefore establishes D6R and C5aR2 as bona-fide arrestin-coupled receptors (ACRs), and provides important insights into their regulation by GRKs and downstream signaling with direct implications for biased agonism.