徐華強教授JBC發表最新成果

　　5月13日，國際學術期刊《Journal of Biological Chemistry》在線發表了華東師范大學、美國Van Andel研究所和中科院上海藥物研究所的一項最新研究成果，題為“Differential Requirement of the Extracellular Domain in Activation of Class B G Protein-Coupled Receptors”。

　　本文通訊作者是中科院上海藥物研究所的徐華強研究員。徐華強研究員早年畢業于清華大學，2009年入選國家千人計劃，兼任中國科學院上海藥物研究所研究員。其研究組主要從事膜受體和核受體轉換的分子結構特點與功能關系研究，獲得多項原創性發現。曾經在Nature、Science 、Science Signaling、 JBC、PNAS等國際著名學術期刊發表論文多篇。

　　B類分泌素GPCRs家族是由15個肽激素的受體家族組成，包括胰高血糖素、胰高血糖素樣肽、甲狀旁腺激素和降鈣素。這些受體是許多人類疾病重要的藥物靶點，包括糖尿病、神經退行性疾病、心血管疾病和精神疾病。完整受體包括兩個模塊結構域：一個球狀細胞外結構域(ECD)，被定義為三個保守的二硫鍵；一個TMD，包含七個跨膜的螺旋線。

　　ECD負責激素結合的高親和力和特異性，并且，受體激活和結合到下游G蛋白的信號以及其他信號效應器都需要TMD。據認為，肽激素結合，可通過其羧基端與ECD的快速結合而繼續運作，然后是肽N端與受體TMD的較慢結合，這會導致受體TMD的構象改變和受體激活。被激活的受體首先與刺激性G蛋白耦合，從而導致細胞內cAMP的水平升高。

　　B類GPCRs的ECDs在與它們肽配基的復合物中的結構，一直是由x射線晶體學和NMR確定的，并已經提供了關于“配體識別和選擇性的結構機制”的有用信息。直到最近，兩種B類受體的孤立TMDs在不活躍構象中的晶體結構已經發表，例如，人類胰高血糖素受體(GCGR)和人促腎上腺皮質激素釋放因子受體1(CRF1R)。雖然目前已經確定了20多個A類GPCRs的晶體結構，但是，目前還沒有完整的B類受體的結構得以報道，因為這些受體固有的不穩定性，以及穩定的高親和性小分子激動劑和拮抗劑數量有限。

　　而B類GPCRs的TMDs是高度同源的，ECDs的同源性僅限于6個二硫化合物形成的半胱氨酸，和只有十幾個其他的保守殘留物。大多數ECD結構只在與配體的復合物中被捕獲到，從而表明配體結合可穩定這些蛋白質，因此有利于ECD配體復合物的結晶。與內源性肽激素形成對照，小分子拮抗劑（如cp – 376395，一種CRF1R拮抗劑），是通過大規模篩選發現的，在TMD內表現得變構性，以阻止肽拮抗劑配體的結合和信號。

　　在這項研究中，研究人員證明，一些B 類GPCRs（如CRF1R、PAC1R和PTH1R）的ECDs，僅作為親和陷阱，因此，質量作用效果和激素結合可避開對它們的需求，這與流行的肽結合模型和B類GPCRs的激活相一致。

　　與這個流行的模型相比，GCGR激活GLP1R嚴格依賴于其ECDs的存在。研究人員進一步對于“GCGR和GLP1R由小分子配體和突變研究的激活，對于ECD的需求”提供了全面的見解。這些結果對于GCGR和GLP1R的激活提供了新的機理認識，這些信息對于這些GPCRs的高親和力小分子激動劑研發（眾所周知很困難）以及對于結晶完整受體的構造設計，可能都是十分有益的。