科研:破解GPCR信號轉(zhuǎn)導的磷酸化密碼

閱讀次數(shù)：612 發(fā)布時間：2017/7/31 9:18:29

上海恒遠生物報道：中國科學院上海藥物研究所徐華強研究員領(lǐng)銜國際交叉團隊經(jīng)過聯(lián)合攻關(guān)，再次利用世界上最強X射線激光，成功解析磷酸化視紫紅質(zhì)（Rhodopsin）與阻遏蛋白（Arrestin）復合物的晶體結(jié)構(gòu)，攻克了細胞信號傳導領(lǐng)域的重大科學難題。該項突破性成果以上海藥物研究所作為第一單位于北京時間2017年7月28日以封面文章發(fā)表于國際頂級學術(shù)期刊《細胞》（Cell）上。該項工作是徐華強合作團隊繼續(xù)他們發(fā)表在2015年《自然》（Nature）雜志里程碑式研究的又一重要突破。

生命的功能是信號傳導密碼來體現(xiàn)或來執(zhí)行的，比如我們遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA，它貯藏了我們生命的各種密碼，其中最基本的一種是20種氨基酸編碼。同樣，GPCR信號通路需要“開”與“關(guān)”來調(diào)節(jié)，而“關(guān)”的信號就是由GPCR磷酸化密碼來決定的。鑒定與解釋GPCR磷酸化密碼乃是當今細胞信號傳導領(lǐng)域最重要的一個科學問題。

GPCR是目前最成功的藥物靶標，迄今40%左右的上市藥物是以GPCR為靶點。GPCR作為細胞信號轉(zhuǎn)導的“信號兵”，是通過下游G蛋白和阻遏蛋白兩條主要的信號通路轉(zhuǎn)導跨膜信號。當受到外界信號刺激，GPCR激活G蛋白調(diào)節(jié)第二信使產(chǎn)生，進而“開放”下游信號傳導。為了“關(guān)閉”這一信號，GPCR激酶（GRK）將GPCR尾部磷酸化。GPCR尾部一旦被磷酸化隨即激活阻遏蛋白并與之形成緊密結(jié)合為復合物，進而介導信號“關(guān)閉”。因此，阻遏蛋白與GPCR的結(jié)合是協(xié)調(diào)整合GPCR下游信號網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，而GPCR的尾部磷酸化則是破解GPCR招募并結(jié)合阻遏蛋白難題的關(guān)鍵密碼。

徐華強領(lǐng)銜的交叉團隊在2015年利用X射線自由電子激光技術(shù)，率先在《自然》雜志發(fā)表了視紫紅質(zhì)與阻遏蛋白復合物的晶體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是繼2011年人β2腎上腺素受體與Gs蛋白復合物晶體結(jié)構(gòu)獲得解析后首個GPCR與Arrestin復合物的完整復合體結(jié)構(gòu)，為揭示兩者間的相互作用奠定了結(jié)構(gòu)學基礎(chǔ)。然而， GPCR與Arrestin的相互作用依賴于GPCR尾端氨基酸殘基的磷酸化來介導，由于該結(jié)構(gòu)不包含視紫紅質(zhì)尾部的高分辨率結(jié)構(gòu)，因此GPCR通過其尾部磷酸化進而招募arrestin的分子機制仍然未知。發(fā)表于《細胞》的文章不僅提供了視紫紅質(zhì)和阻遏蛋白復合物整體組裝的結(jié)構(gòu)信息，更重要的是破解了GPCR招募阻遏蛋白的磷酸化密碼——GPCR通過其尾部氨基酸的磷酸化招募并與阻遏蛋白結(jié)合，同時發(fā)現(xiàn)該密碼對整個GPCR蛋白組具有普遍性。

這個項目由國家“千人計劃”特聘教授徐華強和美國溫安洛研究所Karsten Melcher合作主導完成。項目合作機構(gòu)遍布全球，包括加拿大多倫多大學、斯克利普斯研究所、德國Desy自由電子激光科學中心、斯坦福大學、德國漢堡超快成像中心、加州大學洛杉磯分校、南加州大學、上海科技大學和范德堡大學等。

該研究獲得國家“重大新藥創(chuàng)制”重大專項、973、先導專項以及國際項目等基金的資助。上海恒遠生物由資深專家?guī)ь^組建研發(fā)團隊，十幾年ELISA試劑盒開發(fā)經(jīng)驗，品質(zhì)保障，值得信賴；BIM品牌知名度高，國內(nèi)重點實驗室廣泛使用，如北京生命科學研究所，中國科學院，協(xié)和醫(yī)科大學、上海科技大學等；諸多國際權(quán)威刊物的文章廣泛引用，如Nature, PNAS, Cell Research, Biomaterials等，目前SCI文章及國內(nèi)核心期刊引用已達數(shù)百篇。專業(yè)技術(shù)團隊提供完備的售前及售后服務(wù)，確保您實驗成功!