G蛋白耦联受体信号转导的偏向性调控及其机制研究进展

G蛋白耦联受体(G protein-coupled receptors,GPCR)被激活后信号可以经G蛋白或β-arrestin向下游传递,并且受体被激活后,由β-arrestin和G蛋白介导的胞内信号传递存在偏向性(signal bias)。这些发现使得GPCR的信号传递体系被重新认识和定义。配体和受体结合位点的细微差异被认为是这一现象产生的关键原因。现有假说认为,不同配体诱导的受体激活态构象也有不同,并由此导致胞内C末端磷酸化位点的不同。磷酸化位点差别最终决定了下游信号传递的走向。偏向性调控现象在GPCR受体家族中并不罕见,其与细胞的许多关键生理功能的精细调控密切相关。利用偏向性调控特点,有可能在减少GPCR靶点相关性副作用的同时,保留其药理学作用,这为GPCR相关的药物开发带来全新思路。     

G 蛋白偶联受体寡聚体结构研究进展

G蛋白偶联受体(GPCR)是细胞膜上最大的一类受体,其通过构象变化激活下游G蛋白从而介导细胞响应多种来自内源和外界环境中的信号。自GPCR被发现以来,研究者就一直在努力解析GPCR的构象,x射线晶体衍射技术和GPCR蛋白质结晶技术的发展使得越来越多的GPCR单体在静息状态,以及与不同配体甚至G蛋白结合的晶体结构被成功解析。另一方面,FRET和电子显微技术的运用得到了GPCR二聚化和多聚化的多方面证据。本文将结合近年来该领域的进展,对GPCR寡聚体的结构和构象变化予以系统的综述,这些成果为研究GPCR的功能机制及其特异性的靶点药物开发提供了重要的基础。     

G蛋白偶联受体的双聚化及其对受体介导信号转导的影响

近年来发现一些G蛋白偶联受体（GPCR）能在细胞膜上形成同源或异源双聚体,并证实受体的双聚化为一些有重要生理功能的GPCR在细胞膜上的表达和信号转导的启动所必需,进一步研究表明,一些GPCR的双聚化不仅可以改变受体与配体结合的特异性和亲和力,而且影响GPCR介导的信号转导的调控,这些结果提示,GPCR之间以及GPCR与其它蛋白在细胞膜上的相互作用是调控GPCR转导信号的一个新途径。     

β-TC3细胞膜与胰岛素受体结合G蛋白的鉴定

目的:用免疫共沉淀的方法检测β-TC3(小鼠胰岛β细胞瘤细胞)细胞膜中与胰岛素受体结合的G蛋白.方法:提取β-TC3细胞膜蛋白,通过免疫共沉淀及蛋白质印迹的方法,检测G蛋白α及β亚基的表达.结果:抗胰岛素受体抗体沉淀胰岛素受体结合的G蛋白复合物后,分别用抗胰岛素受体抗体、抗G蛋白α亚基抗体及抗G蛋白β亚基抗体,检测到胰岛素受体、G蛋白α亚基及G蛋白β亚基的表达.结论:在β-TC3细胞膜中,胰岛素受体与G蛋白共存,G蛋白α亚基及β亚基与胰岛素受体可能存在直接的相互作用.     

GPCR在类风湿关节炎中的作用机制研究进展

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis, RA)是一种以滑膜炎为特征的自身免疫性疾病,伴有异常免疫反应。G蛋白偶联受体(G protein coupled receptor, GPCR)是人体最大的跨膜受体家族,介导RA的发生发展过程,其相关信号通路在RA炎症和免疫应答过程中发挥重要作用。研究发现,GPCR/AC/cAMP相关通路,如β2-ARs/AC/cAMP、EP2/4/AC/cAMP和CXCR/AC/cAMP等信号通路,以及相关调节蛋白,如GRK和β-arrestins等,可能参与RA的淋巴细胞功能异常、血管生成及关节破坏等病理过程。由此,β2-ARs等受体以及GRK等调节蛋白可能作为RA的潜在治疗靶标。现通过简要阐述GPCR相关通路及其调节蛋白的特点,以期加深对GPCR参与RA调控的认识,为类风湿关节炎药物的开发提供新的思路。     

G蛋白偶联受体转激活酪氨酸激酶受体机制

G蛋白偶联受体(G-protien coupled receptors,GPCRs)和酪氨酸激酶受体(receptor tyrosine kinases,RTKs)是体内两类重要的受体家族,介导着绝大多数信号事件。GPCRs能够"绑架"RTKs进行信号转导,即GPCRs能够在没有外加RTKs配体的情况下激活RTKs,这种现象称为转激活。作为转激活的核心过程,GPCR调控RTK磷酸化主要采取RTK配体依赖模式和非RTK配体依赖模式。不同的G蛋白亚型、酪氨酸磷酸激酶、酪氨酸磷酸酶(protein-tyrosine phosphatases,PTPs)以及活性氧自由基(reactiveoxygen species,ROS)均在此过程中具有重要作用。GPCR和RTK还能形成信号复合体(signaling complex)从而实现蛋白质之间的动态相互作用。对转激活的研究为GPCR靶点药物开发提供了新思路。     

β-arrestin和信号转导

β-arrestin是一类重要的信号调控蛋白和支架蛋白（scaffold）。在G蛋白偶联受体（G-protein-OOU-piedreceptor,GPCR）信号转导中,β-arrestin不但可以作为GPCR信号的负性调控分子,还能作为支架蛋白促进GPCR对其他信号通路的激活,如有丝分裂原激活蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK）途径。另外β-arrestin还能与转录因子调节蛋白,如IKB和Mdm2相互作用问接调节NF-κB和P53介导的转录。     

天花粉蛋白引起敏感细胞膜上G蛋白激活的初步研究

天花粉蛋白(Trichosanthin,TCS)是一种单链核糖体失活蛋白,具引产、抗肿瘤、抗HIV等多种生物学功能。天花粉蛋白专一性杀伤敏感细胞的机制一直未被研究清楚。本文首次以生物分子相互作用分析(BIA)证明在天花粉蛋白敏感的细胞膜上存在着能与天花粉蛋白专一结合的组分。我们进一步利用[~(35)S]GTPγS结合实验发现天花粉蛋白能够激活敏感细胞膜上的G蛋白,而对不敏感细胞没有相应的G蛋白激活。这些结果表明了在敏感细胞膜上天花粉蛋白特异受体的存在。     

β-arrestin2在心血管疾病中的研究进展

β-抑制蛋白2(β-arrestin2)是一类具有多种生物学功能的细胞内蛋白质，不仅能够通过与G蛋白竞争性结合G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)从而负性调控GPCR信号通路，还可通过G蛋白非依赖性途径参与调节多种信号转导通路，对心血管系统的稳定至关重要。此外，β-arrestin2异常的表达与高血压、心力衰竭、心肌缺血再灌注损伤、心室重塑、动脉粥样硬化以及动脉瘤等多种疾病密切相关。因此，本文就β-arrestin2在心血管疾病领域的研究进展进行综述，阐述β-arrestin2结构、功能及其在炎症反应、细胞代谢中的作用和相关分子机制，以期为心血管疾病诊治提供新的思路。     

孤儿受体GPR52晶体结构揭示配体结合新机制

GPR52受体是一种孤儿G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor, GPCR),在大脑中高度表达,是治疗精神疾病和亨廷顿病的潜在治疗靶点,其内源性配体仍不清楚。由于GPR52与任何已知GPCR结构的相似性很低(20%),无论是同源建模或是结构解析都存在很大困难。缺乏结构信息在很大程度上阻碍了工具配体和药物的发现。上海科技大学生命科学与技术学院i Human研究所徐菲课题组利用X射线晶体学解析了GPR52的三个高分辨率晶体结构——两个无配体结合的APO结构和GPR52结合激动剂小分子的复合物结构。这些结构揭示了GPR52独特的第二个胞外环、新颖的配体结合侧位口袋和特殊扭转的第五个跨膜α螺旋。突变与细胞功能实验验证了研究人员关于GPR52自激活机制的猜想,并提示第二个胞外环对受体的内在激活作用。这些发现为GPR52配体识别的结构基础提供了前所未有的见解,对寻求GPR52内源性配体即脱孤以及理性设计具有不同药理特性的配体化合物具有重要的指导意义。     

信号转导实验室揭示GPCR功能选择性信号转导分子机理

<正>北京大学分子医学研究所肖瑞平研究团队一项最新研究揭示了G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptor,GPCR)"功能选择性"信号转导的分子机理,研究论文"Tyrosine 308 is necessary for Gs-biased signaling of β2-Adrenoceptor"于5月15日在线发表于The Journal of Biological Chemistry[1].GPCR一直是基础研究的热点和重要的药物靶点,以GPCR作为靶点的处方药物占据世界药物市场的50%.近年提出的GPCR功能选择理论预示,不同配体可以诱导GPCR的不同构象,从而选择性地激活     

G蛋白偶联受体激酶的调控

G蛋白偶联受体激酶(G protein-coupled receptor kinase,GRK)特异地使活化的G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)发生磷酸化及脱敏化,从而终止后者介导的信号转导通路。研究表明,GRK的功能被高度调控,并具有下行调节GPCR的能力。调控GRK功能的机制包括两个层次：(1)多种途径调控激酶的亚细胞定位及活性,包括GPCR介导、G蛋白偶联、磷脂作用、Ca^2 结合蛋白调控、蛋白激酶C活化、MAPK反馈抑制、小窝蛋白抑制等;(2)调控GRK表达水平,主要体现在其与某些疾病的联系。     

TGF-β抑制T细胞NK-1R的内化而发挥促炎功能

P物质(SP)是炎症性肠炎(IBD)以及其它炎症性疾病中的促炎介质,其通过与T细胞及其它细胞表面的神经激肽-1受体(NK-1R)结合而使NK-1R激活,进而发生内化。NK-1R是G蛋白偶联受体家族(GPCR)的成员,Martin等研究者发现尽管TGF-β的受体为丝苏氨酸家族成员,TGF-β却可调节NK-1R。作者通过对C57鼠IBD模型粘膜T细胞和曼氏血吸虫感染后肝肉芽肿中的T细胞进行流式细胞仪共聚焦图像分析(flow confocal image analysis),发现经低浓度TGF-β(5ng/mL)过夜培养不会影响细胞NK-1R的表达,但可以明显抑制SP诱导的T细胞NK-1R的内化,而SP或TGF-β单独作用均不产生延缓内化效     

作为2型糖尿病治疗药物的G蛋白偶联受体40激动剂研究进展

2型糖尿病约占糖尿病总病例数的90%,目前研发的其新型治疗药物主要是通过调节糖代谢通路来控制血糖水平,它们可通过激活 G蛋白偶联受体尤其是G蛋白偶联受体40,增强胰岛β细胞功能,促进胰岛素分泌,提高机体对胰岛素的敏感性,从而达到治疗糖尿病的目的。 G蛋白偶联受体40作为抗2型糖尿病的新靶点,以其潜在优势,在糖尿病治疗领域备受关注。简介G蛋白偶联受体与其配体游离脂肪酸, 重点综述不同结构的G蛋白偶联受体40激动剂的研究进展。     

G蛋白偶联受体寡聚化对受体功能影响的研究进展

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)是细胞膜上最大的受体家族,参与感光、嗅觉、行为调节、自主神经和免疫调节等多种生理过程。GPCR能够以寡聚体的形式在信号识别及转导中发挥重要作用。该文综述了GPCR寡聚化的类型以及寡聚化对受体结构与功能、受体内化和相关药理生理学等方面的影响。     

雌激素受体α36

雌激素受体(estrogen receptor,ER)属核受体超家族成员之一,主要包括ER-α66、ER-α36、ER-α46和ER-β,它们通过与相应配体——雌激素的结合,在人体中发挥各种不同的功能。ER-α36是最近新发现的一种雌激素受体,它是ER-α66的独特变异体,主要分布于细胞膜和胞浆中,能抑制ER-α66和ER-β的反式激活功能,并参与雌激素的非基因组活性信号通路,介导了临床乳腺癌抗雌激素药物治疗抵抗。     

家鸡G蛋白偶联受体85基因的结构、序列与组织表达分析

G蛋白偶联受体(GPCR)超家族是细胞膜上广泛存在的一类受体,是细胞跨膜信号转导的一类重要受体分子,参与许多生理过程调节。它们中仍有很多至今尚未找到内源性配体,这类受体被称为孤儿型受体。G蛋白偶联受体85(GPR85)是GPCR超家族中孤儿型受体的一员。目前,在非哺乳类脊椎动物中,针对GPR85的研究极少。本研究以家鸡Gallus gallus domesticus为模型,通过反转录PCR和RACE-PCR等方法从脑中克隆到GPR85基因的cDNA全长序列,揭示其基因结构,并用实时荧光定量PCR(qPCR)方法探究了该基因在家鸡各组织中的表达情况。结果显示:家鸡GPR85基因位于1号染色体上,由2个外显子组成,其编码区位于第2个外显子上,长为1 113 bp,可编码1个370个氨基酸的7次跨膜受体蛋白。家鸡GPR85与其他脊椎动物(人Homo sapiens、小鼠Mus musculus、大鼠Rattus norvegicus、热带爪蟾Xenopus tropicalis和斑马鱼Danio rerio)的GPR85具有高度的氨基酸序列一致性(>93%)。qPCR分析发现,GPR85基因mRNA在家鸡全脑、垂体、肾上腺、精巢中有较高表达,而在所检测的其他外周组织中表达极低。本研究首次揭示了家鸡GPR85基因的结构与表达特征,为后续探究GPR85基因在家鸡等非哺乳类中的生理功能奠定基础。     

G蛋白偶联受体的信号通路多样性及药物开发

正G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)是人类基因组编码的最大膜蛋白家族,包含视紫红质样受体、分泌素受体、谷氨酸类受体、黏附类受体和Frizzled/Taste2受体等5个大类共800多个受体成员[1～5]. GPCR受体家族的概念是由杜克大学的Lefkowitz教授和斯坦福大学的Kobilka在1986年首次提出. Lefkowitz与Kobilka等人[6,7]在克隆β肾上腺素受体后,将其序列与视紫红质进行比较,发现二者具有相似的7次跨膜拓扑结构,他们随即提出所有7次跨膜受体都可能具有偶联G蛋白能力的假说.目前认为,GPCR的共同结构特点是具有保守的7次跨膜α螺旋,通过3个胞内环和3个胞外环相连,其N-末端和C-末端     

甜味分子与G蛋白偶联受体Tas1R2/3的相互作用及激活机制

甜味分子与C家族G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)的成员之一甜味受体相互作用,从而激活受体并引起甜味觉的感知。本文简要总结了甜味受体(taste receptor 2 and 3,Tas1R2/3)的结构与功能、甜味分子与受体相互作用并激活受体的机制,并对甜味受体研究领域的发展前景进行了展望。甜味分子与受体相互作用机制的阐明对于理解甜味觉的产生与GPCR的结构与功能具有重要的意义。此外,甜味受体结构与功能的研究可为有针对性地设计新型甜味化合物提供理论基础。     

强啡肽单抗融合蛋白的克隆、表达及功能分析

G蛋白偶联受体(GPCR)长期以来是最重要的药物靶点家族,小分子药物层出不穷。然而受研发难度的限制,针对GPCR的抗体或大分子类药物屈指可数。我们利用选择性靶向κ阿片受体(KOR)且无法激活下游信号的单克隆抗体连接强啡肽(Dynorphin)基因、HEK 293F系统进行表达,纯化获得KOR强啡肽单抗融合蛋白,我们将此融合蛋白命名为APF(antibody-peptide fusion)。结果显示,获得的单抗融合蛋白二级结构未显著改变,保持了Dynorphin活性,可激活KOR相关下游蛋白(Gi)活性,调动β-arrestin信号。结果证明,基因层面实现抗体药物改构的可行性,该法可指导新一代抗体偶联药物的改造,为以GPCR为靶点的大分子药物开发提供了新的空间。