图:胰高血糖素受体GCGR的三维结构图见图
新民晚报(记者高杨)。最近,中国科学院上海医学研究所吴蓓莉课题组和赵强课题组与中国科学院生物物理研究所孙飞课题组和澳大利亚莫纳什大学丹尼斯·伍登课题组进行了合作。在G蛋白偶联受体(GPCR)的结构和功能研究方面取得了另一个重要进展:分析了人胰高血糖素受体(GCGR)与活化的G蛋白(Gs)和抑制的G蛋白(Gi)结合的复合物的三维结构。这是首次确定GPCR结合不同类型G蛋白复合物的结构,阐明受体与不同G蛋白的精细结合方式,揭示GPCR对G蛋白的选择机制,为进一步了解GPCR的细胞信号转导机制提供重要依据相关研究论文在北京时间凌晨以长篇论文的形式在国际顶级学术期刊《科学》上发表。
GPCR在细胞信号转导中起重要作用,与人类疾病密切相关。它是药物靶蛋白的最大家族。目前,超过40%的上市药物以GPCR为目标。
GPCR的生理功能在很大程度上是由其激活的细胞内效应蛋白(G蛋白等)决定的。)根据其介导的下游信号通路,G蛋白可分为Gs、Gi、Go和Gq,其中Gs和Gi经GPCR激活后分别激活和抑制腺苷酸环化酶,产生相反的生物学效应研究表明,不同的谷丙转氨酶能选择性激活一种或多种G蛋白,但GPCR如何识别不同类型的G蛋白还不清楚,这限制了对G蛋白选择和调控机制的深入理解。
最近,上海医学院吴蓓莉和赵强的联合研究小组与国内外合作者,通过多学科的密切合作和艰苦研究,利用单粒子冷冻电镜技术,成功地确定了胰高血糖素受体GCGR及其天然配体胰高血糖素和Gs或Gi的两个复合物的结构。GCGR属于B类GPCR家族,在维持血糖稳态中起着关键作用。GCGR是治疗2型糖尿病药物的重要目标GCGR主要通过激活Gs蛋白来发挥其功能,但越来越多的研究表明,该受体还可以与其他类型的G蛋白如Gi和Gq相互作用,产生不同的生物学效应,这反映了GPCR信号转导过程的复杂性和多样性。图
:《今日科学》发表了相关研究论文。官方网站截图
2年5月017日,中国科学院上海医学研究所吴蓓莉、王明伟和姜华良领导的研究小组在《自然》杂志上发表了一篇文章,成功地分析了人胰高血糖素受体全长蛋白的三维结构,揭示了受体蛋白不同结构域对其激活的调控机制。次年1月,吴蓓莉和赵强在《自然》杂志上联合发表论文,首次确定了胰高血糖素受体GCGR全长蛋白与多肽配体复合物的三维结构,揭示了受体对信号分子的特异性识别及其激活调控机制。这些研究极大地促进了对B类GPCR信号识别和调控机制的理解。
这次,科研小组利用这一情况进一步确定了GCGR和不同效应蛋白复合物的三维结构,这对全面解释受体蛋白的信号转导机制具有重要意义。
研究团队综合运用氨基酸突变、G蛋白激活和细胞信号转导等研究方法,检测GCGR和G蛋白相互作用界面上的几十个关键氨基酸,研究它们对Gs和Gi激活的影响
据报道,该研究首次确定了GPCR分子中不同类型G蛋白的关键识别区,这对深入研究G蛋白的选择性调控机制具有重要意义本研究的发现为设计偏配体药物提供了重要依据:通过选择性抑制效应蛋白之一的激活,有效降低药物的副作用,将促进抗2型糖尿病药物的研发