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晶体学成像技术首次揭开激素受体是如何工作的?

许多激素和神经递质都通过结合细胞表面的受体来发挥作用,这种方式就可以激活受体促进其旋转进而在细胞内部发生化学反应,近日一项刊登于国际杂志Nature Communications上的研究报道中,来自NIH的科学家们利用原子水平成像技术揭示了神经肽激素—神经降压肽激活其受体的分子机制,这项研究首次描述了神经肽结合G蛋白的偶联受体(GPCR),这类受体往往参与一系列疾病的发生,也可以作为开发许多药物的新型靶点。

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研究者Reinhard Grisshammer说道,G蛋白偶联受体在机体中所处可见,揭示其工作机制或可帮助科学家们设计新型的疗法。神经降压肽被认为主要参与了帕金森疾病、精神分裂症、体温调节、疼痛及癌细胞的生长等过程,此前研究者揭示了神经降压肽如何结合细胞表面的受体;而这项研究中研究者揭示了这种结合作用如何改变其它受体的结构,从而使得神经降压肽穿过细胞膜进入细胞内部,而神经降压肽如的受体可以激活G蛋白,G蛋白在细胞内可以控制一系列的化学链反应。


文章中研究者进行了一系列试验,利用X射线对晶体化的神经降压肽受体分子进行成像,一般情况下对激活G蛋白的受体进行结晶非常困难,在很多研究中研究者都对无活性的受体进行了研究。Grisshammer指出,结晶的受体和天然的活性形式非常接近,这样我们就可以获取神经肽结合G蛋白的偶联受体的图像。


随后研究者对他们使用的低活性的神经降压肽受体进行了多种遗传修饰,在检测管中进行实验,结果表明,将受体同神经降压肽混合可以刺激产生G蛋白反应。当科学家们对新型结晶体的结构进行观察后他们揭示了神经降压肽结合受体后如何促进受体的关键部位定位到细胞表面来改变细胞的形状;研究者发现了受体中部的一块区域可以将神经降压肽的结合位点和受体关键部位进行连接,而受体的关键部位在细胞内部对于G蛋白的激活非常关键,研究者指出,这一改变就可以为受体激活G蛋白做好准备。


很多年以来科学家们一直在猜测肽类受体如何发挥作用,而如今本文研究解析了这一机制,后期研究者计划开展更多的研究来完全理解神经降压肽和其它G蛋白偶联受体如何通过神经肽在细胞内部进行反应来翻译所传递的信息。


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