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。     

生物感受器纳米体揭示源自核内体的G蛋白偶联受体的信号传导

<正>配体与位于细胞膜表面的G-蛋白偶联受体(GPCR)如β2肾上腺素受体(β2-ARs)结合,促进异源三聚体G蛋白解离,这代表了GPCR介导的信号转导的起始,是调控细胞生化反应的关键步骤。激活的β2-ARs磷酸化并与β-抑制蛋白结合,经网格蛋白包被的衣被小泡内吞,由此认为经典的β2-ARs信号局限于细胞膜上。作者构建了两种纳米粒,Nb80能选择性与配体β2-ARs复合体结合并能稳定激活的受体构象,可作为受体激活的生物感受器;Nb37能特异性识别刺激性G蛋白Gαs,是活化Gαs的生物感受器。采用全内反射荧光显微镜(TIRF),作者观察到β2-ARs位于静息状态的HEK293细胞膜上,而Nb80-GFP     

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与β-肾上腺素受体

2012年度诺贝尔化学奖授予了美国科学家罗伯特.莱夫科维茨（Robert J.Lefkowitz）和布莱恩.克比尔卡（Brian K.Kobilka）,以表彰他们在G蛋白偶联受体研究中的贡献。从Robert J.Lefkowitz最初研究β-肾上腺素受体（β-adrenergic receptor,β-AR）减敏机制时发现β-arrestin1至今已有20多年,随着对β-arrestin在细胞信号转导中作用研究的逐渐深入,发现β-arrestin参与β-AR的减敏、内化和降解;近年来又发现,依赖β-arrestin的β-AR信号转导通路具有＂偏向激活＂现象,并提示这种依赖β-arrestin的＂偏向激活＂信号转导通路具有心脏保护作用。β-肾上腺素受体阻滞剂的发现和临床应用被视为20世纪药物治疗学上里程碑式的进展,是药物防治心脏疾病的最伟大突破,很多心血管药物都以β-AR为靶点。但是,由于目前受体药物均是针对受体本身的调控,这样在阻断了受体介导的病理性信号通路和功能的同时,也阻断了受体介导的正常生理性信号通路和功能,造成了严重的毒副作用。所以,研发能选择性阻滞β-AR过度激活介导的病理性信号通路和功能的同时,保留受体介导的正常生理性信号通路和功能（如β-arrestin信号通路）的药物,对治疗心血管疾病有重要意义,受体功能选择性的配体药物将成为未来药物的研究方向。该文将回顾β-arrestin的发现过程,综述其与β-AR的相互作用,期望能为心脏疾病的药物治疗提供参考。     

抑制还是转导:信号分子调节机体健康与疾病

细胞内的信号转导网络是由多条功能特异且彼此关联的信号通路所构成,它们赋予了细胞功能的多样性和可塑性,同时也必须受到精细严谨的调控。一些功能广泛的信号调节因子,如β-抑制蛋白(β-arrestin),在细胞信号转导网络完整性的维持中扮演着重要的角色。β-arrestin分子的经典功能是终止G-蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptors)下游信号转导,即受体脱敏,但最近许多研究证据表明,这种脱敏功能(负调控)还可以针对其他的信号转导途径。例如,β-arrestin能够通过不同的机制负调控三条重要的NF-κB激活通路,该功能异常则导致NF-κB持续激活以及下游炎性因子的过度分泌。此外,近年来发现β-arrestin还能作为支架蛋白介导功能性信号复合物的形成。例如,在特定外界信号刺激下,β-arrestin1能够转移至细胞核内并与组蛋白乙酰化酶p300相互作用而调控基因表达。该机制的生理意义之一反映在多发性硬化症的小鼠模型中,β-arrestin1在发病小鼠中较正常小鼠表达上调并能够显著加重病情。与之相反,在细胞质中富集的β-arrestin2参与了胰岛素激活时InsR/Akt/β-arrestin2/Src信号复合体的形成,它的缺失能够导致胰岛素耐受和2型糖尿病的发生。因此,在特定的条件下,β-arrestin对于胞内信号的传递究竟是抑制还是激活,已成为细胞信号转导中的关键问题,并在机体健康和疾病状态的相互转化中的起着重要作用。     

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。     

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。     

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。     

β-拘留蛋白2的活性调控机制

β-拘留蛋白2(β-arrestin2)是arrestins家族的一个成员,广泛表达于全身组织,其不仅可以调节大多数G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors,GPCRs)的脱敏、内化,还能调节多种非GPCRs的内化,或作为支架蛋白质参与MAPK、PI3K/AKT等信号通路。越来越多的研究发现,β-arrestin2在肿瘤、自身免疫性疾病、纤维化疾病、心血管疾病、代谢性疾病等多种疾病进展过程中表达异常,提示其可能在疾病的病理过程中发挥重要的调控作用。β-arrestin2功能的发挥不仅与其在细胞中的表达水平有关,更依赖于对其活性的调控。但对于β-arrestin2的活性如何被调控,以及其活性如何影响其生物学功能的关注较少。近年来,陆续有研究报道了β-arrestin2可发生磷酸化、泛素化、SUMO化、S-亚硝基化等翻译后修饰,探讨了其翻译后修饰的可能位点,并发现翻译后修饰可影响β-arrestin2的细胞定位、调节受体内吞的作用、β-arrestin2与信号分子的相互作用及下游信号通路,对了解β-arrestin2活性调控在细胞中的作用具有重要意义。本文在介绍β-arrestin2的结构特征及其参与的信号转导通路的基础上,对近年来β-arrestin2的翻译后修饰等活性调节机制的研究进展进行综述,以期为以β-arrestin2为可能靶点的药物开发提供参考。     

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-arrestin2在可卡因诱导的奖赏行为中的作用

β-arrestin2是G蛋白偶联受体的负反馈调控蛋白,介导受体的脱敏,此外β-arrestin2还可以通过招募信号分子,介导G蛋白非依赖的信号传导过程。β-arrestin2广泛分布于各重要脑区,参与神经环路的信号传递。本文旨在研究β-arrestin2在可卡因诱导的小鼠奖赏行为中的作用。采用β-arrestin2基因敲除小鼠(Arrb2/),检测了β-arrestin2在不同剂量可卡因诱导的条件性位置偏爱(conditioned place preference,CPP)形成中的作用,还检测了其在可卡因诱导的自主活动性变化中的作用。结果显示,在中等剂量(20mg/kg)和高剂量(30mg/kg)可卡因诱导的CPP实验中,Arrb2/小鼠比野生型小鼠(Arrb2+/+)表现出更强的可卡因诱导的位置偏爱,而在低剂量(10mg/kg)可卡因实验中两者无显著性差异。可卡因诱导的Arrb2/小鼠的自主活动性显著低于Arrb2+/+小鼠。以上结果提示,β-arresstin2在可卡因诱导的奖赏行为中起重要作用。     

果蝇长寿基因methuselah的研究进展

果蝇Drosophila 3号染色体上methuselah （mth）基因发生突变后, 成年果蝇的平均寿命会延长约35%, 并且对一系列外界胁迫因素如饥饿、 高温、 百草枯（可产生强氧化性自由基）的耐受性会显著增强。研究表明mth编码的Mth蛋白属于B家族G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）, 其内源性配体是sun基因编码的小分子肽Stunted。现已发现敲除sun基因或者过表达Mth受体的肽类拮抗剂均能延长果蝇的寿命。Mth受体是目前发现的首个与动物衰老调控相关的GPCR, 该受体除了具有GPCR典型的7次跨膜结构外, 还具有其独特的胞外结构域, 该胞外结构域能够与多种配体结合。Mth受体的生理功能主要体现为： 维持生物体内环境稳态和新陈代谢的平衡, 参与调控果蝇的寿命、 应激反应、 雄性种系干细胞数量和感知运动能力等。目前对Mth受体的研究尚处于起步阶段, 其工作机理的解析对于我们揭示GPCR如何参与寿命的调节具有重要意义, 为我们开发延长人类寿命的新药提供了可能。鉴于此, 本文主要对果蝇Mth受体的结构功能、 配体及其寿命调控信号转导通路等方面做了总结, 并对Mth受体寿命调控信号通路的实用研究价值做了一些展望。     

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。     

β-肾上腺素受体调节蛋白及其功能

血管疾病成为威胁人类健康头号杀手,心血管受体在心血管疾病的发生、发展及预防和治疗中具有举足轻重的地位。β-肾上腺素受体作为G蛋白偶联受体家族的成员,是心血管药物最重要的靶点之一。β-肾上腺素受体阻滞剂被认为是继洋地黄后药物防治心脏疾病的最伟大突破,其在心血管领域的研究和应用一直是被关注的热点。2012年度诺贝尔化学奖再次授予了β-肾上腺素受体的研究。随着研究的深入,人们发现β-肾上腺素受体接受着细胞内调控蛋白的精密调控,不同调控蛋白介导着受体不同的生理信号通路和病理性信号通路。基于这些发现,近年来提出了受体功能选择性的配体药物,这也将成为未来药物的研究方向。本文综述了β-肾上腺素受体调节蛋白及相关信号通路及功能。     

非NMDA受体的细胞内调控及其机制

非NMDA受体是AMPA受体和KA受体的统称,其亚基上的胞内C末端上有很多磷酸化脱磷酸化及胞内蛋白的结合位点,这些作用位点与非NMDA受体的调控密切相关。如PKA,PKC,PKG,CaMKⅡ和PTK等蛋白激酶均可调节受体的活性,另外,胞内的一些骨架蛋白和信号蛋白也可与非NMDA受体结合而影响其功能,本文着重综述非NMDA受全的细胞内调控及其机制。     

β肾上腺素受体的结构与功能域

β肾上腺素受体具有视紫红质样结构,包括由膜两侧亲水环相互联结7个疏水性跨膜α螺旋结构,N端无信号序列而含有2个N-糖基化位点,C端富含丝氨酸和苏氨酸残基.7个跨膜结构构成配基结合位点.β受体细胞膜内侧环状序列形成两亲α螺旋结构,与G蛋白相互作用.C端及第3个内侧环的丝氨酸及苏氨酸残基构成受体磷酸化位点,参与受体功能调控.     

GPCR和CaCC信号传导中的钙信号网络

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)作为最大的一类人膜蛋白受体家族和最重要的药物靶标而倍受关注,其中钙离子在细胞内信号传导级联放大中起了关键的作用。阐述了GPCR和钙激活的氯离子通道蛋白(calcium-activated chloride channel,CaCC)中的钙信号网络与生理功能以及如何干扰阻断该网络,为药物设计和很多疾病的治疗提供了依据。     

人趋化因子受体CCR3与β-arrestin相互作用研究

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors，GPCRs)主要负责介导细胞内外跨膜信号转导功能，是重要的药物靶点. β-arrestin作为GPCRs行使功能的重要途径之一，其对调节GPCRs信号转导过程有重要意义. 但目前对于β-arrestin如何与GPCRs相互作用并调控其信号转导功能尚不十分清楚.本文以趋化因子受体3(CC chemokine receptor 3，CCR3)为研究对象，构建了β-arrestin与CCR3的共表达体系，利用激光共聚焦荧光成像与荧光共振能量转移（fluorescence resonance energy transfer，FRET）技术研究了β-arrestin与CCR3在活细胞水平的相互作用，利用RNAi和趋化实验考察了β-arrestin对CCR3稳转细胞趋化行为的调控作用，并在体外利用石英晶体微天平（quartz crystal microbalance, QCM）技术测定了β-arrestin突变体（R169E）研究与CCR3之间结合常数. 结果显示，趋化因子CCL11（chemokine C-C motif ligand 11）刺激CCR3表达细胞，会使β-arrestin与CCR3在胞内的距离发生变化，β-arrestin蛋白被募集到细胞膜处，证明β-arrestin参与了CCR3介导的信号转导过程，二者存在显著相互作用. 通过转染β-arrestin-siRNA将β-arrestin沉默后，CCL11、CCL24诱导CCR3稳转细胞迁移数明显降低，而CCL5对CCR3稳转细胞的迁移效率未受到显著影响，表明不同趋化因子对CCR3与β-arrestin相互作用具有不同的调控效果，体外结合实验进一步证实了β-arrestin与CCR3的相互作用，β-arrestin突变体与CCR3的体外结合常数KD为1.35×10-7. 综上所述，β-arrestin可以与CCR3发生相互作用，从而在CCR3介导的细胞跨膜信号转导及细胞趋化过程中发挥着重要作用.     

禾谷镰刀菌cAMP受体类GPCR生物信息学分析

禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)是引起小麦赤霉病的主要致病菌。G蛋白偶联受体(G protein coupled receptors,GPCRs)是一类重要的细胞表面受体,其介导的cAMP信号通路可能参与了禾谷镰刀菌的致病和毒素合成,因此分析cAMP受体类型的GPCRs蛋白的结构及其理化性质对了解GPCRs的功能及其与赤霉病致病的关系具有重要意义。本研究运用生物信息学方法,对禾谷镰刀菌全基因组序列中cAMP类GPCR基因进行了生物信息学分析。发现禾谷镰刀菌中存在5个典型的cAMP受体类型GPCRs:FgcAR1、FgcAR2、FgcAR3、FgcAR4和FgcAR5,均含有7个跨膜结构域,并定位于细胞膜上。除FgcAR1外,其余为疏水性蛋白。蛋白质二级结构分析表明,均含有大量α螺旋,比例在60%左右,FgcAR4和FgcAR5没有β转角,FgcAR1、FgcAR2和FgcAR3也只有较少比例的β转角。这些GPCRs中含有较多的Ser和Thr磷酸化位点。遗传分析表明,禾谷镰刀菌cAMP受体类型的GPCR蛋白与假禾谷镰刀菌及F.langsethiae同源性最高,亲缘关系最近。本研究明确了禾谷镰刀菌中cAMP类GPCR蛋白的理化性质、定位、二级结构、磷酸化位点及进化关系,为了解小麦赤霉病发病机制及以GPCRs为靶标的新型杀菌剂研发奠定了基础。     

信号传递途径JAK—STAT研究进展

细胞信号传递途径ＪＡＫ－ＳＴＡＴ参与细胞子在细胞生长,分化,胚 育及机体免疫等生物学作用的基因调控的配体与大多数缺少激酶结构域的受体结合后,ＪＡＫ激酶通过和受体聚合以及ＪＡＫ的酷氨酸磷酸化激活,使受体和ＳＴＡＴ蛋白磷酸化,后者直接参与基因调控。