来自美国斯克利普斯研究所和中国国家新药筛选中心/中科院上海药物所等研究机构的科学家，在国际上首次解析了胰高血糖素受体7次跨膜区域的三维分子结构，从而改变了长期以来在B型G蛋白偶联受体结构研究方面所遭遇的困境。这是我国科学家作为主体研究者之一在阐明重大疾病药物作用靶点的分子结构方面所取得的重大研究成果。利用该成果，研究人员有望设计和开发出治疗2型糖尿病的口服新药。《自然》杂志近日在线发表了该研究成果。
《自然》刊发的新闻评述认为，这两个受体7次跨膜区域结构的成功解析，是G蛋白偶联受体研究领域的重大突破。
据介绍，G蛋白偶联受体分为A、B、C、D、E、F等六种类型，约有40%的现代药物以这类受体为靶点。从破解第一个G蛋白偶联受体三维分子结构至今，科学家们共解析了20多个G蛋白偶联受体，但迄今已获解析的均属于A型。从对维持生命活动的重要程度来看，B型G蛋白偶联受体的作用不可忽视，但由于结构十分复杂，B型受体的分子面目一直未被揭开。
此次研究人员获得了分辨率为3.4埃的胰高血糖素受体7次跨膜区域的蛋白晶体，并构建了该受体与胰高血糖素进行分子识别的结构模型。研究表明，胰高血糖素受体与A型G蛋白偶联受体相比，其与配体的结合“口袋”更大，第一跨膜螺旋向细胞膜外延伸出3个α螺旋，形成“茎”样结构，用以“捕捉”胰高血糖素，使其氨基端插入跨膜区而与受体结合。
国家“千人计划”专家、中科院上海药物所研究员王明伟是该研究的领衔者之一。他告诉记者，胰高血糖素与胰岛素的作用正好相反，能升高体内的血糖。因此，在解析了该受体的结构后，有望设计和开发针对性更强的抗2型糖尿病药物。（生物谷 Bioon.com）
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Nature doi:10.1038/nature12393
Structure of the human glucagon class B G-protein-coupled receptor
Fai Yiu Siu, Min He, Chris de Graaf, Gye Won Han, Dehua Yang, Zhiyun Zhang, Caihong Zhou, Qingping Xu, Daniel Wacker, Jeremiah S. Joseph, Wei Liu, Jesper Lau, Vadim Cherezov, Vsevolod Katritch, Ming-Wei Wang & Raymond C. Stevens
Binding of the glucagon peptide to the glucagon receptor (GCGR) triggers the release of glucose from the liver during fasting; thus GCGR plays an important role in glucose homeostasis. Here we report the crystal structure of the seven transmembrane helical domain of human GCGR at 3.4 Å resolution, complemented by extensive site-specific mutagenesis, and a hybrid model of glucagon bound to GCGR to understand the molecular recognition of the receptor for its native ligand. Beyond the shared seven transmembrane fold, the GCGR transmembrane domain deviates from class A G-protein-coupled receptors with a large ligand-binding pocket and the first transmembrane helix having a ‘stalk’ region that extends three alpha-helical turns above the plane of the membrane. The stalk positions the extracellular domain (~12 kilodaltons) relative to the membrane to form the glucagon-binding site that captures the peptide and facilitates the insertion of glucagon’s amino terminus into the seven transmembrane domain.
