最近，中國科學(xué)院上海藥物研究所研究員蔣插話、徐華強(qiáng)隊(duì)與浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究員張巖隊(duì)合作，在人血管活性腸肽受體1(VIP1R)研究領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展，首次分析了VIP1R和多肽配體PACAP27和Gs蛋白復(fù)合物的冷凍鏡結(jié)構(gòu)。該研究論文在線發(fā)表于自然通信。

人血管活性腸肽受體1(VIPR1R)是b類GPCR成員，廣泛分布在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的大腦皮質(zhì)和下丘中。在生物體內(nèi)，VIP1R在心臟節(jié)律、學(xué)習(xí)、記憶、焦慮以及機(jī)應(yīng)激和腦損傷響應(yīng)等方面發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。針對針對性VIP1R的多肽和小分子藥物，對睡眠紊亂、中風(fēng)、神經(jīng)退行性疾病、老齡化相關(guān)的記憶損傷等疾病的治療有積極作用。

VIP1R受體與下游Gs效果蛋白組裝效率相對較低，導(dǎo)致復(fù)合物穩(wěn)定性差和構(gòu)象不均等問題，給該受體復(fù)合物的結(jié)構(gòu)分析帶來了許多技術(shù)問題。傳統(tǒng)的NanoBiT方法基于蛋白質(zhì)構(gòu)象補(bǔ)充的原理，利用大段(LgBiT)和小段(SmBiT)補(bǔ)充完整活性的熒光素酶，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)之間的互動檢查。受該系統(tǒng)啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)性地利用與LgBiT具有更強(qiáng)親和力的SmBiT突變HiBiT，分別將LgBiT和HiBiT和VIP1R和Gs蛋白連接起來，增加局部復(fù)合物組分濃度，提高復(fù)合物組裝效率和樣品穩(wěn)定性，最終獲得穩(wěn)定的VIP1R復(fù)合物用于結(jié)構(gòu)研究。

利用單顆粒冷凍電鏡重構(gòu)技術(shù)，研究人員首次分析了VIP1R結(jié)合PACAP27和Gs蛋白復(fù)合物的高分辨率結(jié)構(gòu)。通過比較其他b類GPCR成員的多肽組合口袋，VIP1R具有比較小的細(xì)胞內(nèi)多肽組合口袋，進(jìn)一步明確了PACAP27多肽組合VIP1R的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，從結(jié)構(gòu)和功能水平證明了多肽組合對VIP1R組合和激活的重要作用與PAC1R相比，內(nèi)源配體VIP對VIP1R有更高的選擇性，研究也為該VIP的受眾選擇性提供了潛在的構(gòu)造學(xué)說明，最后研究者明確了VIP1R受眾激活和G蛋白偶像的機(jī)制，該機(jī)制與其他b級GPCR成員的異同等。該研究為了理解多肽受體識別和激活VIP1R的分子機(jī)制提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，擴(kuò)大了對B級GPCR家庭整體識別和信號傳導(dǎo)機(jī)制的認(rèn)識，也為以VIP1R為目標(biāo)的多肽和小分子藥物開發(fā)提供了結(jié)構(gòu)模型。

中科院上海藥所博士生段佳、浙大基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士生沈丹丹、美國溫安洛研究所EdwardZhou、浙大基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院畢鵬是本文共同第一作者蔣插話、徐華強(qiáng)、張巖是本文共同通信作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金委員會、科技部、上海市科學(xué)委員會和中國科學(xué)院戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)技術(shù)專業(yè)等的支持。

圖.人血管活性腸肽受體1的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)分析:a是NanoBiT戰(zhàn)略b是PACAP27-VIP1R-Gs復(fù)合物冷凍電鏡密度圖c是PACAP27和VIP1R受體的細(xì)節(jié)顯示圖。

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