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。     

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。     

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。     

锌敏感受体GPR39在疾病发生与治疗中的作用及其机制

锌是调节人类生理活动和许多代谢过程的必需微量元素,Zn²⁺作为第二信使广泛参与细胞增殖和分化、核酸与蛋白质的合成以及其他许多重要的生理活动。细胞外Zn²⁺可与多种细胞表面蛋白质结合,其中最引人注目的是锌受体,即G蛋白偶联受体39(G protein-coupled receptor 39,GPR39),Zn²⁺是目前已知的唯一的GPR39内源性配体。GPR39能在Zn²⁺的影响下激活Ca²⁺信号,导致ERK1/2、AKT等磷酸化,最终激活ERK/MAPK、AKT/PI3K等下游信号转导通路。该文将对GPR39的结构、功能、信号转导通路以及其在疾病发生与治疗中的作用进行综述。     

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。     

基于各向异性网络模型研究δ阿片受体的动力学与关键残基

目的 阿片受体是一种G蛋白偶联受体(GPCR),主要通过变构转导胞外区内源性配体结合信号,使其与胞内区效应蛋白偶联来介导镇痛反应。δ阿片受体(DOP)除了与疼痛控制有关外,还与情绪控制有关,是一个很有吸引力的治疗靶点。本文旨在分析DOP的结构动力学和变构效应。方法 首先利用各向异性网络模型(anisotropic network model,ANM)对DOP进行建模,通过慢运动模式和快运动模式残基涨落探索DOP的结构动力学与功能的关系。然后,结合微扰响应扫描(perturbation-response scanning,PRS)对DOP中与变构通信相关的关键残基进行识别。结果 慢运动模式可以很好地识别DOP的结构以及功能性钠离子结合位点,快运动模式可以识别出对蛋白质结构稳定起重要作用的关键残基。残基运动相关性分析发现胞外/胞内的跨膜螺旋与环状区域之间存在正相关性,这些区域相互作用促进DOP与配体的结合。PRS分析中敏感性高和效应性高的关键残基在DOP的变构通信中发挥重要作用。结论 这项工作有助于加强对δ阿片受体变构通讯机制的理解,并为药物设计提供有价值的信息。     

家鸡G蛋白偶联受体78基因的克隆与组织表达图谱分析

G蛋白偶联受体(GPCR)是一大类膜受体超家族,参与了机体几乎所有的生理过程,是一类重要信号分子受体。GPR78作为GPCR超家族的成员之一,属于孤儿型受体。目前,在脊椎动物中,针对该基因结构与功能的研究极少。本研究以家鸡为动物模型,通过RT-PCR方法克隆了GPR78基因的编码区序列,并探究了该基因在家鸡各组织中的表达情况。结果显示:家鸡GPR78基因编码区全长为1020 bp,含3个外显子,可编码1个长为339个氨基酸的7次跨膜受体;该基因在家鸡脑各功能区及垂体中高表达,而在其他外周组织中均不表达。本研究为后续探究GPR78基因在家鸡中的生理功能奠定基础。     

G蛋白偶联受体40研究进展

G蛋白偶联受体40(G protein-coupled receptor 40, GPR40)是一种具有7个跨膜α螺旋结构的G蛋白偶联受体, 主要分布于胰腺细胞和神经系统细胞。它能与机体内游离的中长链脂肪酸结合, 激活细胞内信号通路, 从而调节其生理功能。在胰岛细胞中, GPR40可被游离脂肪酸激活, 促使细胞内钙离子浓度升高, 进而促进胰岛素释放。根据这一机理, 以GPR40为靶点的激动剂类药物相继被开发, 用于糖尿病治疗。GPR40也参与神经发生过程, 但到目前为止其相关机制尚不清楚。文章从基因结构、表达调控、蛋白配体及应用、生理功能等方面详细介绍了GPR40的研究现状, 总结了目前研究中所遇到的问题, 并对未来的研究热点进行展望。     

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     

短链脂肪酸受体GPR43的研究进展

短链脂肪酸受体(G protein-coupled receptor 43,GPR43)属于G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors,GPCR)家族,因其与脂肪和糖代谢相关,在过去的10年中其研究日益受到重视。研究表明,GPR43不仅可以通过参与调节食欲和胃肠肽的分泌来调节脂肪的分解与形成,最终与代谢性疾病如肥胖、2型糖尿病和心血管病的密切相关;而且GPR43还参与调节人身体血脂浓度和炎症发生过程,甚至还与细胞的癌变密切相关。GPR43作为糖代谢、脂肪代谢的重要调节受体,已经成为一个重要的药物筛选靶点。针对GPR43受体的研究现状进行了总结并对今后的应用研究进行了展望。     

GPR171的研究进展

GPR171是新近脱孤的一种G蛋白偶联受体,在中枢神经系统及免疫相关组织中表达水平较高。关于GPR171功能的相关研究不多,已有研究发现其在控制摄食、情绪和疼痛等神经系统功能以及调节肿瘤免疫、病毒感染等方面具有一定的作用,并且GPR171与GPR83很有可能通过相互作用调节受体功能。该文总结了GPR171的特性、配体,及其在中枢神经系统和免疫系统中的功能以及GPR171与其他受体的关系,为GPR171的功能研究及相关靶向药物开发提供了参考。     

G蛋白偶联受体119——治疗糖尿病的新靶点

G蛋白偶联受体119(GPR119)与激动剂结合后,通过cAMP信号转导途径,促进葡萄糖依赖性胰岛素和肠肽激素的分泌,是新一代的治疗2型糖尿病药物靶点。本文对GPR119的组织学分布、生理学作用、内源性配体以及小分子激动剂作一简要的介绍。     

是这样吗

通过在胚胎肾细胞膜上表达孤儿受体GPR55．阿斯利廉的生物化学家Peter Greasley及其同事们发现GPR55结合的配体与CB1和CB2结合的是一样的．而后两者是已知的大麻素受体。”     

G蛋白偶联受体的结构生物学研究

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)在细胞信号转导过程中发挥关键的生理学功能,是极其重要的药物靶标,其三维结构信息对功能研究以及新药研发具有十分重要的意义。近年来,新技术的发展和应用使GPCR的结构生物学研究发生了跨越式的发展,本文简要回顾这些新的技术和方法以及已解析的GPCR三维结构,并以CCR5和P2Y12R两种受体的结构为例来具体阐明现阶段GPCR结构生物学研究的内容和意义。     

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。     

G蛋白偶联受体计算研究的进展和前瞻

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)是含有七个跨膜螺旋的一类重要蛋白,是迄今为止发现的最大的多药物靶标受体超蛋白家族。例如,目前上市药物中有超过30%是以GPCR为靶点的。然而,与GPCR重要性形成强烈反差的是科学界对于其结构与功能的了解非常贫乏,主要原因是通过实验手段来获得GPCR的结构与功能信息极其困难。利用生物信息学方法从基因组规模的数据中识别GPCR并预测三维结构是可行途径之一。基于生物信息学的GPCR研究将为新型药物靶标的筛选和药物的开发提供一定的帮助。本文论述了几种较为典型的GPCR计算方法,并基于已有研究提出可能的创新性研究策略来解决GPCR蛋白识别、跨膜区定位、以及结构和功能预测等问题。