Science重要成果：室溫解碼GPCR結構

　　科學家利用目前最強力的X射線激光器，在最接近天然的條件下，獲得了一種重要G蛋白偶聯受體(GPCR)的3D結構。這一突破發表在最近一期的Science雜志上。

　　GPCR是一個蛋白大家族，對人類健康有關鍵性作用，約40%的現代藥物都靶標這類蛋白。與GPCR有關的疾病包括，高血壓、哮喘、精神分裂癥和帕金森癥。由于這類蛋白的重要性，GPCR相關研究獲得了2012年的諾貝爾化學獎。

　　然而，解析GPCR的結構并不容易。“我們首次在室溫條件下，獲得了這種重要膜蛋白的高分辨率結構，”Scripps研究所的Vadim Cherezov說，他是這項研究的領導者。“同時我們還驗證了一種新技術，以后人們可以放心的用它來解析新的結構。”

　　研究人員對人類的5-羥色胺受體進行了研究，該蛋白與學習、情緒和睡眠有關，是肥胖、抑郁和偏頭痛藥物的靶標。為了模擬細胞環境，科學家們在脂肪凝膠中制備該受體的結晶。他們利用新型注射系統，使凝膠進入LCLS(Linac Coherent Light Source)X射線脈沖的路徑，以收集蛋白的結構信息。

　　這一方法解決了GPCR研究中的最大障礙：傳統X射線研究使用同步加速器的，需要較大的結晶體，而GPCR很難達到這樣的尺寸。由于LCLS比最強力的同步加速器還明亮百萬倍，還支持超快的成像，研究人員可以通過這一技術分析微小結晶并立即收集數據。LCLS成像時射線還來不及造成傷害，因此樣品不需要進行冰凍，可以在更天然的狀態下檢測。

　　用同步加速器的研究，往往要耗費很長時間，才能獲得困難蛋白的大晶體。之后，還需要幾個月的時間來優化結晶，收集足夠的結構數據。而LCLS技術能解析更小的結晶，可以在幾天的時間內完成結構分析。

　　文章的第一作者，TSRI的劉偉(音譯Wei Liu)說，“不用收集晶體顆粒是一大優勢，我們只需將含有微晶體的膠狀樣品載入注射器，就可以收集數據。另外，不用在液氮中冷凍也很重要。我們可以在室溫下解析分子結構，這更貼近蛋白的天然環境溫度(體溫)。”

　　人體大約擁有800種GPCR，但迄今為止，科學家們只解析了十多個GPCR結構。 此前，人們已經用傳統方法分析過人類5-羥色胺受體的結構，但當時進行實驗的條件并不理想。現在，新技術提供了更為準確的5-羥色胺受體的結構，將幫助人們更好的開發相關藥物，避免副作用。