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《自然》挑战传统观点揭示GPCR新特征

2013.3.29

　　2012年诺贝尔化学奖颁给了两位美国科学家：罗伯特·莱夫科维茨(Robert J. Lefkowitz)和布莱恩·科比尔卡(Brian K. Kobilka)，他们因“G蛋白偶联受体”研究领域的杰出贡献而获奖。

　　这一久负盛名的受体家族是最著名的药物靶标分子，调控着细胞对激素，神经递质的大部分应答，以及视觉，嗅觉，味觉等。目前世界药物市场上至少有三分之一的小分子药物是GPCR的激活剂或者拮抗剂，据报道，目前上市的药物中，前50种最畅销的药物20%就属于G蛋白受体相关药物，比如充血性心力衰竭药物Coreg，高血压药物Cozaar，乳腺癌药物Zoladex等等。

　　关于GPCR介导的典型信号传导，一般都认为仅限于细胞质膜表面上，但是这种传统观点主要是基于有限的分析方法，以及无亚细胞分辨率条件下得出的结论。近期来自加州大学等处的一组研究人员提出了不同观点——他们通过一种新技术，根据显微得到的结果发现了这些受体从时间，空间，甚至功能上的不同信号波，指出了GPCR的动态构象新特征。

　　这种新技术就是一种特异构象单链抗体，也称为纳米抗体(Nanobodies)，这种抗体是具有完整功能的最小抗体片段，代表着单蛋白链抗体中的最重要结构域，通常只在骆驼和其它一些动物中天然存在。

　　由于这种抗体的体积小，灵活性强，因此能达到正常抗体无法到达的蛋白区域，从而也被研究人员用于分析生物受体。事实上这些作用成分也参与了 GPCRs和相关G蛋白活性形式的稳定和结晶。最新这项研究则利用这些活性状态特异性的纳米抗体，解析了细胞中GPCRs和G蛋白信号何时与何地进行信号传导的。

　　研究人员利用纳米抗体直接分析了β2-肾上腺素受体——这是一种典型的G-蛋白耦合受体，与其同源G蛋白Gs在活细胞中的激活，他们发现这种经典的GPCR信号传导既能在细胞质膜上发生，也能在细胞内涵体(endosomes)中发生。内涵体是细胞内的一个泡状细胞器，它的释放与细胞的内吞作用(endocytosis)紧密相关。

　　研究表明在这个过程中，肾上腺素受体激动剂异丙肾上腺素，会如预期的一样促进质膜和早期内涵体膜上受体与G蛋白的激活。与此同时，在研究人员施用激动剂后的几分钟内，内化受体也为细胞内总cAMP水平做出贡献。

　　这也就是说GPCR的激活能引起持续性G蛋白的离散形式，其内化也有助于G蛋白介导的应激反应。这为此前关于这一研究领域的假设提供了确实的证据，而且也再次表明，大自然设计了许多精巧的连环作用机制，令细胞中的一些化学因子能传递丰富的生物学信息。

纳米抗体内涵体

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