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.