研讨解析糖皮质激素与GPR97和Go卵白复合物的冷冻电镜构造

中国迷信院上海药物研讨所研讨员徐华强团队与山东年夜学传授孙金鹏团队、浙江年夜学传授张岩团队等初次解析了糖皮质激素与其膜受体GPR97和Go卵白复合物的冷冻电镜构造，这也是国内上初次解析的黏附类GPCR与配体和G卵白复合物的高分辩率构造。相关研讨结果以Structures of glucocorticoid-bound adhesion receptor GPR97-Go complex为题，于2021年1月6日在线颁发在Nature上。

黏附类G卵白偶联受体（Adhesion G protein-coupled receptors， aGPCRs）是GPCR超家族成员之一，在生物体一些紧张的心理进程中发扬症结分子开关的作用，如脑的发育、水盐调理、炎症以及细胞命运决议等。与GPCR超家族其他成员相比，aGPCRs除了具备经典的7次跨膜焦点（7TM）外，还具备较长的胞外区域，构成了领有分歧功效的构造域。今朝广泛以为aGPCRs可被联合胞外的基质卵白或可溶性小分子激活，然而，学界尚不分明小分子配体是否可以间接联合7TM并激活受体。

糖皮质激素对机体的发育、成长、代谢及免疫等功效发扬紧张的调理作用，是机体应激反馈最紧张的调理激素和临床上使用最普遍的抗炎及免疫克制剂之一。经典实际以为，糖皮质激素通过与糖皮质激素核受体联合，并穿过核孔，在细胞核内发扬调控相关基因表白的作用。该作用方式通常必要较长的反馈光阴，被称为基因组机制。徐华强课题组别离在2002年和2014年解析了糖皮质激素核受体与地塞米松（Cell， 110： 93-105）和内源性糖皮质激素——氢化可的松（Cell Research， 24： 713–726）的晶体构造，提醒了糖皮质激素辨认与功效调控其核受体的机制，推进了糖皮质激素受体靶向药物的开辟。此外，糖皮质激素被发现可能疾速惹起细胞和机体的变动，这提示生物体内能够存在糖皮质激素的膜受体，其可能介导糖皮质激素的疾速反馈。研讨发现，糖皮质激素的疾速反馈与G卵白有亲密关系，Gi的克制剂PTX可能克制糖皮质激素的疾速作用，并据此推测GPCR是糖皮质激素的潜在膜受体。孙金鹏和山东年夜学传授易凡团队等对GPR97进行了受体心理学和内源性配体发现等任务，发现包含糖皮质激素类的氢化可的松、可的松以及11-脱氧皮质醇等在内的内源性类固醇激素均可能激活GPR97，此中，地塞米松具备更强的GPR97激活才能，并终极确认Go是GPR97激活后偶联的G卵白通路。

在后期任务根底上，单干团队采取单颗粒冷冻电镜技术，别离对外源配体倍氯米松（BCM）以及内源性配体氢化可的松（cortisol）激活GPR97后造成的复合物进行告终构解析，终极别离得到了两个配体激活态的GPR97受体与Go卵白的复合物构造，分辩率别离为3.1埃和2.9埃（图1a和1b）。

与其他GPCR亚家族成员相比，GPR97的7TM出现共同的空间散布，其螺旋展示出与其他受体分歧的长度。依据传统实际，aGPCR特有的胞外GAIN构造域和7TM在激活GPCR的进程中作为整体发扬其焦点功效，然而，研讨职员在构造中初次发现糖皮质激素联合在GPR97 7TM焦点中的一个卵形正构联合口袋（图1c）；此外，GPR97还展示出分歧于其他A类GPCR成员的共同激活机制。GPR97序列中不含有激进的PIF、DRY和NPxxY等motif，其起首通过toggle switch W6.53辨认配体并被激活。激活的受体借助初次发现的upper Quaternary core（UQC）将受体TM3-TM5-TM6绑缚在一路，继而通过HLY motif介导与Go卵白的联合。受体7TM构成较年夜的胞内侧G卵白联合口袋，3个胞内环均参加受体与G卵白的互相作用，胞内环与受体的构成性激活亲密相关；该研讨中，研讨职员还初次论述了G卵白的棕榈酰化修饰在其偶联GPCR中的症结作用。研讨初次发现Gαo的α5螺旋C351位点被棕榈酰化修饰（图2），并进一步验证了该修饰在Go与GPR97的偶联中的共同作用。

综上，单干团队初次发现了糖皮质激素的高亲和力膜受体，并通过单颗粒冷冻电镜技术，解析了黏附类GPCR家族中GPR97在糖皮质激素的激活作用下与Go卵白复合物的构造，从而在近原子分辩率上提醒了糖皮质激素辨认并激活膜GPR97，以及受体偶联Go卵白的分子机制。该结果将对糖皮质激素膜受体功效研讨和黏附类GPCR的激活机制懂得发扬紧张的示范及推进作用。(100yiyao.com）