g蛋白偶联受体(gprotein-coupledreceptor,gpcr)在细胞信号转导过程中发挥关键作用,是最大的药物靶标蛋白质家族。gpcr被细胞外的信号分子激活后,与细胞内的效应蛋白(g蛋白、阻遏蛋白等)结合,激活多种下游信号通路,从而介导并调控人体各种生命活动。g蛋白(gprotein)和阻遏蛋白(arrestin)在gpcr的信号转导和功能调控中发挥不同作用,其中,arrestin介导受体的脱敏和内化。近年来,随着结构和功能研究的不断深入,gpcr与g蛋白的作用机制逐渐明朗,但由于研究难度大,arrestin相关研究进展缓慢,仅有数个a类gpcr与arrestin的复合物结构被解析,严重制约了对于arrestin作用模式及相关生理、病理机制的深入理解。
以往的研究发现,gpcr可能通过两种方式与arrestin结合:一种为受体的跨膜结构域的核心区域以及受体的c端共同与arrestin结合,被称为“core”构象;另外一种则由受体的c端区域单独与arrestin作用,被称为“tail”构象。这两种构象被认为参与介导受体信号转导和分子运输的不同过程,对受体的功能发挥不同调控作用。然而,之前发表的所有gpcr与arrestin的复合物结构均为“core”构象,“tail”构象的具体作用机制不明。
胰高血糖素受体结构示意图。胰高血糖素受体gcgr在维持血糖稳态中发挥重要作用,是2型糖尿病的潜在药物作用靶点。图中处于不同功能状态的gcgr结构用飘带图表示,gcgr为蓝色,arrestin为橙色,g蛋白的三个亚基分别为浅绿色、白色和浅粉色。gcgr-arrestin结构中的磷酸肌醇类似物用绿色球状表示。(图片由中国科学院上海药物研究所吴蓓丽研究组提供)
近日,中国科学院上海药物研究所吴蓓丽课题组与赵强课题组在gpcr的信号转导机制研究中取得突破性进展,在国际上首次揭示arrestin的全新“tail”结合模式,并第一次阐明b类gpcr与arrestin的精细作用机制,在原子水平揭示受体内化及囊泡内信号转导的分子基础,极大地促进了对于b类受体信号转导机制的深入理解。相关研究论文“tailengagementofarrestinattheglucagonreceptor”于北京时间年8月9日在nature在线发表。
b类gpcr参与调控多种重要的生理过程,其功能紊乱与糖尿病、肥胖、骨质疏松、偏头痛等多种疾病的发生发展密切相关。该类受体可激活多种g蛋白和arrestin,从而介导不同生理过程。近年来,针对b类受体的偏向性药物开发受到广泛