【文匯報】上海科學家再次完成高難度蛋白質結構解析

  上海科學家再次完成高難度蛋白質結構解析

  調控血糖的「大門」這樣打開

全長GCGR結構示意圖 :左為全長GCGR蛋白與小分子變構調節劑NNC0640以及拮抗性抗體mAb1結合的複合物晶體結構;

右為全長GCGR蛋白與多肽配體NNC1702結合的複合物晶體結構 。

  本報訊 (首席記者 許琦敏)在細胞世界中 ,血糖怎樣被釋放到血液中 ,使血糖濃度升高?最近 ,上海科學家利用X射線蛋白晶體衍射技術 ,觀察到了掌管血糖釋放的蛋白質機器——胰高血糖素受體(GCGR)被啟動的那一瞬間的景象 。今天凌晨 ,英國《自然》雜誌發表了這項研究成果 。

  2型糖尿病是當今世界上最主要的慢性代謝性疾病之一 ,在中國 ,血糖異常的人超過一億 。人體內的血糖究竟是如何調節的? GCGR是其中關鍵的一員——它可以啟動機體提高血糖的程序 。尊龙凯时 - 人生就是搏!研究員吳蓓麗 、趙強聯合相關科研團隊 ,成功解析了全長GCGR與胰高血糖素類似物NNC1702結合的複合物晶體結構 。

  「這次我們解析的結構 ,非常接近於 GCGR在體內被啟動的真實情況 。」吳蓓麗在接受記者採訪時說 ,GCGR是一個龐大的B型G蛋白偶聯受體 ,一部分「身體」在細胞膜上 ,如針腳般七次跨越細胞膜;另外一部分在細胞外 。由於結構龐大 ,這類蛋白質的結晶非常困難 ,所以要清楚看到它的結構難度非常高 。去年 ,吳蓓麗和趙強課題組用一種小分子和一種抗體蛋白 ,穩定住GCGR ,看到了它平靜時的模樣 。而這次 ,他們則挑戰更高難度 ,窺探它被胰高血糖素激活起來的樣子 。

  彈簧棒狀一樣的胰高血糖素是怎樣啟動這個龐然大物的呢? 科學家在結構解析後推測出了令人吃驚的啟動方式 :胰高血糖素會將自己的一頭先伸進GCGR細胞外的那部分 ,緊接着GCGR就開始挪動整個龐大的身軀———連接細胞內外兩部分的連接肽開始像擰毛巾一樣 ,從扁平變成捲曲 ,再帶動整個GCGR去將胰高血糖素抱個滿懷 。就這樣 ,GCGR改變了整個構象 ,從平靜狀態進入激活狀態 ,開啟一系列信號分子 ,最終讓機體釋放糖原 ,提升血液中的糖濃度 。

  吳蓓麗說 ,GCGR是治療2型糖尿病藥物的重要靶點 ,以前由於不清楚它的結構 ,使人們對它如何識別信號 、轉導信息的機制難以清晰了解 ,以致目前還沒有以它為靶點的藥物問世 。而這個研究則邁出了關鍵一步 。他們剛獲得GCGR高達3埃的精細結構 ,就立刻將它交給研究藥物設計 、藥物化學 、藥物機理等方向的同事 ,開始遴選新藥「苗子」 。

  此外 ,他們還運用各種手段 ,探索GCGR在一系列不同功能狀態下構象的動態變化 ,使人們對GCGR的了解不斷深入 。