The X-ray crystal structure of the human P2Y12 receptor, which regulates platelet activation and thrombus formation, is solved in complex with an antithrombotic drug, providing insights for the development of new drugs. Two papers in this issue of Nature present the crystal structures of the human P2Y12 receptor, first in complex with the antithrombotic drug AZD1283, and second, bound to a full agonist (a close analogue of endogenous agonist ADP) and to a partial agonist. P2Y receptors are a family of purinergic G-protein-coupled receptors (GPCRs) that are activated by extracellular nucleotides. The P2Y12 receptor is found mainly on the surface of platelets, where it regulates platelet activation and thrombus formation, and it is the target of several important antithrombotic drugs. In overall structure, P2Y12 receptor is found to be similar to other GPCRs, although both the shape and location of the ligand-binding pocket are unusual. Comparisons of the three newly determined structures reveal that agonist binding induces a large-scale rearrangement of the extracellular domains of the GPCR. P2Y receptors (P2YRs), a family of purinergic G-protein-coupled receptors (GPCRs), are activated by extracellular nucleotides. There are a total of eight distinct functional P2YRs expressed in human, which are subdivided into P2Y1-like receptors and P2Y12-like receptors1. Their ligands are generally charged molecules with relatively low bioavailability and stability in vivo2, which limits our understanding of this receptor family. P2Y12R regulates platelet activation and thrombus formation3,4, and several antithrombotic drugs targeting P2Y12R—including the prodrugs clopidogrel (Plavix) and prasugrel (Effient) that are metabolized and bind covalently, and the nucleoside analogue ticagrelor (Brilinta) that acts directly on the receptor—have been approved for the prevention of stroke and myocardial infarction. However, limitations of these drugs (for example, a very long half-life of clopidogrel action and a characteristic adverse effect profile of ticagrelor)5,6 suggest that there is an unfulfilled medical need for developing a new generation of P2Y12R inhibitors7,8. Here we report the 2.6 Å resolution crystal structure of human P2Y12R in complex with a non-nucleotide reversible antagonist, AZD1283. The structure reveals a distinct straight conformation of helix V, which sets P2Y12R apart from all other known class A GPCR structures. With AZD1283 bound, the highly conserved disulphide bridge in GPCRs between helix III and extracellular loop 2 is not observed and appears to be dynamic. Along with the details of the AZD1283-binding site, analysis of the extracellular interface reveals an adjacent ligand-binding region and suggests that both pockets could be required for dinucleotide binding. The structure provides essential insights for the development of improved P2Y12R ligands and allosteric modulators as drug candidates.

In response to adenosine 5′-diphosphate, the P2Y1 receptor (P2Y1R) facilitates platelet aggregation, and thus serves as an important antithrombotic drug target. Here we report the crystal structures of the human P2Y1R in complex with a nucleotide antagonist MRS2500 at 2.7 Å resolution, and with a non-nucleotide antagonist BPTU at 2.2 Å resolution. The structures reveal two distinct ligand-binding sites, providing atomic details of P2Y1R's unique ligand-binding modes. MRS2500 recognizes a binding site within the seven transmembrane bundle of P2Y1R, which is different in shape and location from the nucleotide binding site in the previously determined structure of P2Y12R, representative of another P2YR subfamily. BPTU binds to an allosteric pocket on the external receptor interface with the lipid bilayer, making it the first structurally characterized selective G-protein-coupled receptor (GPCR) ligand located entirely outside of the helical bundle. These high-resolution insights into P2Y1R should enable discovery of new orthosteric and allosteric antithrombotic drugs with reduced adverse effects. Two X-ray crystal structures are presented of the human P2Y1 G-protein-coupled receptor, which is an important target for anti-thrombotic drugs; the structures unexpectedly reveal two ligand-binding sites. In this manuscript, Beili Wu and colleagues report X-ray crystal structures of the human P2Y1 receptor, a G-protein-coupled receptor (GPCR). Like the P2Y12 receptor, this membrane protein regulates platelet activation and thrombus formation. Both GPCRs are important targets for the development of new antithrombotic drugs. Comparison of this structure to a previously published P2Y12 receptor structure indicates that the orthosteric ligand-binding sites of these two GPRCs are quite different: the binding site of the P2Y1 receptor is much shallower than the binding site of the P2Y12 receptor. The authors solved structures of the protein in the presence of the nucleotide antagonist MRS2500 and the non-nucleotide antagonist BPTU. MRS2500 binds in the orthosteric site, but BPTU binds to an unusual pocket at the GPCR/lipid bilayer interface.

Tapetal programmed cell death (PCD) is a prerequisite for pollen grain development in angiosperms, and cysteine proteases are the most ubiquitous hydrolases involved in plant PCD. We identified a papain-like cysteine protease, CEP1, which is involved in tapetal PCD and pollen development in Arabidopsis thaliana. CEP1 is expressed specifically in the tapetum from stages 5 to 11 of anther development. The CEP1 protein first appears as a proenzyme in precursor protease vesicles and is then transported to the vacuole and transformed into the mature enzyme before rupture of the vacuole. cep1 mutants exhibited aborted tapetal PCD and decreased pollen fertility with abnormal pollen exine. A transcriptomic analysis revealed that 872 genes showed significantly altered expression in the cep1 mutants, and most of them are important for tapetal cell wall organization, tapetal secretory structure formation, and pollen development. CEP1 overexpression caused premature tapetal PCD and pollen infertility. ELISA and quantitative RT-PCR analyses confirmed that the CEP1 expression level showed a strong relationship to the degree of tapetal PCD and pollen fertility. Our results reveal that CEP1 is a crucial executor during tapetal PCD and that proper CEP1 expression is necessary for timely degeneration of tapetal cells and functional pollen formation.

Abstract Salicylic acid (SA) is a phytohormone required for plant growth and defense signaling. There are two major SA biosynthesis pathways in plants: the isochorismate synthase (ICS) pathway and the phenylalanine ammonia-lyase (PAL) pathway. It has been demonstrated in several plant species, including the model plant Arabidopsis , that SA is derived predominantly from the ICS pathway. Here, we employed the CRISPR/Cas9 system to generate ICS knockout mutants in rice ( Oryza sativa L.). The Osics mutants display severe growth defects, and are completely devoid of phylloquinone, an isochorismate-derived product. The growth defects of Osics can be rescued through exogenous application of 1,4-dihydroxy-2-naphthoic acid (NA), a precursor of phylloquinone. Remarkably, the basal SA levels are not altered in the Osics mutants. Our findings support a role of OsICS in the biosynthesis of phylloquinone, and imply that SA biosynthesis in rice may occur through an alternative route other than the ICS pathway.

AIM: To analyze and compare the differences among ocular biometric parameters in Han and Uyghur populations undergoing cataract surgery. METHODS: In this hospital-based prospective study, 410 patients undergoing cataract surgery (226 Han patients in Tianjin and 184 Uyghur patients in Xinjiang) were enrolled. The differences in axial length (AL), anterior chamber depth (ACD), keratometry [steep K (Ks) and flat K (Kf)], and corneal astigmatism (CA) measured using IOL Master 700 were compared between Han and Uyghur patients. RESULTS: The average age of Han patients was higher than that of Uyghur patients (70.22±8.54 vs 63.04±9.56y, P<0.001). After adjusting for age factors, Han patients had longer AL (23.51±1.05 vs 22.86±0.92 mm, P<0.001), deeper ACD (3.06±0.44 vs 2.97±0.37 mm, P=0.001), greater Kf (43.95±1.40 vs 43.42±1.69 D, P=0.001), steeper Ks (45.00±1.47 vs 44.26±1.71 D, P=0.001), and higher CA (1.04±0.68 vs 0.79±0.65, P=0.025) than Uyghur patients. Intra-ethnic male patients had longer AL, deeper ACD, and lower keratometry than female patients; however, CA between the sexes was almost similar. In the correlation analysis, we observed a positive correlation between AL and ACD in patients of both ethnicities (rHan=0.48, rUyghur=0.44, P<0.001), while AL was negatively correlated with Kf (rHan=-0.42, rUyghur=-0.64, P<0.001) and Ks (rHan= -0.38, rUyghur=-0.66, P<0.001). Additionally, Kf was positively correlated with Ks (rHan=0.89, rUyghur=0.93, P<0.001). CONCLUSION: There are differences in ocular biometric parameters between individuals of Han ethnicity in Tianjin and those of Uyghur ethnicity in Xinjiang undergoing cataract surgery. These ethnic variances can enhance our understanding of ocular diseases related to these parameters and provide guidance for surgical procedures.