发展亲和质谱技术加速G蛋白偶联受体的配体筛选和药物发现

基于靶蛋白配体亲合作用检测的亲和质谱技术与常规高通量筛选技术相辅相成,已发展成为药物先导化合物早期发现流程中的关键技术之一。G蛋白偶联受体(GPCR)家族由于其特殊的生化性质,对基于亲合作用的配体筛选和配体表征提出了巨大的技术挑战。文章主要介绍亲和质谱技术用于GPCR配体筛选的基本原理及其特点,并总结该技术用于大规模化合物库及天然草本粗提物筛选的前沿进展。

黏附性G蛋白偶联受体F1在胰腺导管腺癌中的表达及其促进癌症进展的机制研究

目的·分析黏附性G蛋白偶联受体F1(adhesion G protein-coupled receptor F1,ADGRF1)在胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC)发生及发展过程中的表达变化,探究ADGRF1对PDAC细胞增殖的影响以及促进PDAC进展的潜在分子机制。方法·基于癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库和基因表达综合(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库分析ADGRF1在正常胰腺组织及PDAC组织中的mRNA水平表达。利用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)和蛋白质印迹法(Western blotting)检测ADGRF1在正常胰腺导管上皮细胞hTERT-HPNE及多种PDAC细胞中的表达情况。利用免疫组织化学染色(immunohistochemistry staining,IHC)检测PDAC患者的癌组织及癌旁组织中ADGRF1的表达差异。转染小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)敲低ADGRF1后,通过CCK8和平板克隆形成实验检测PDAC细胞AsPC-1、SW1990增殖能力的变化。构建稳定过表达ADGRF1的Patu8988细胞,通过CCK8实验检测过表达ADGRF1引起的PDAC细胞增殖变化。利用RNA测序(RNA-sequence,RNA-seq)、基因集富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA)和免疫浸润分析预测与ADGRF1促进PDAC癌症进展相关的信号通路。结果·TCGA数据库和GEO数据库的分析结果显示ADGRF1 mRNA在PDAC组织中的表达高于正常胰腺组织(均P=0.000)。qPCR和Western blotting结果显示,与hTERT-HPNE细胞相比,多种PDAC细胞中ADGRF1的mRNA和蛋白水平均有所上调(均P<0.05)。IHC结果显示ADGRF1在PDAC患者癌组织中的表达也高于癌旁组织。此外,下调ADGRF1能够抑制PDAC细胞AsPC-1、SW1990的增殖能力;而过表达ADGRF1则促进Patu8988细胞的增殖能力(均P<0.05)。RNAseq、GSEA富集分析和免疫浸润的结果显示,ADGRF1的表达与干扰素α(interferon-α,IFN-α)、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和核因子κB(nuclear factorκB,NF-κB)等信号通路有关。结论·ADGRF1在PDAC细胞和组织中高表达,促进PDAC细胞的增殖,其机制可能与多个免疫相关信号通路有关。

G蛋白偶联受体39在小鼠脑出血后脑损伤的作用及机制研究

目的探究激活G蛋白偶联受体39(G-protein-coupled receptor 39,GPR39)对小鼠脑出血(intracerebral hemorrhage,ICH)后神经炎症和脑损伤的影响及其作用机制。方法176只雄性C57/BL6小鼠按随机数字表法分成8组:Sham组(n=42)、ICH组(n=34)、ICH+Vehicle组(n=32)、ICH+TC-G 1008组(n=44)、ICH+GPR39 siRNA组(n=6)、ICH+Scramble siRNA组(n=6)、ICH+TC-G 1008+666-15组(n=6)、ICH+TC-G 1008+Vehicle 2组(n=6)。通过小鼠自体血建立ICH模型。在小鼠ICH建模后1 h和25 h灌胃GPR39特异性激动剂TC-G 1008治疗。在ICH建模前24 h,通过侧脑室注射GPR39 siRNA、环磷腺苷效应元件结合蛋白(cAMP response element binding protein,CREB)抑制剂666-15分别抑制内源性的GPR39和p-CREB的表达。小鼠ICH后48 h,通过改良的加西亚实验、前肢置放实验、转角实验评估小鼠短期的神经功能缺陷,脑组织湿/干法测定脑含水量;免疫荧光检测血肿周围脑组织GPR39与神经元、小胶质细胞共定位和NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)在神经元中的表达情况;ELISA检测血肿周围组织中的白介素-1β(interleukin-1β,IL-1β),肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)的含量;TUNEL检测血肿周围凋亡神经元的数量;尼氏染色评估血肿周围神经元损伤情况;Western blot检测血肿周围脑组织中GPR39、p-CREB、CREB、NRLP3、裂解型半胱天冬酶1(Cleaved caspase-1,C-caspase-1)、gasdermin-D蛋白(GSDMD)的表达。结果GPR39在小鼠ICH后48 h达到表达高峰(P<0.05),在神经元和小胶质细胞均有表达。TC-G 1008(24 mg/kg)激活GPR39后显著改善了小鼠ICH后改良的加西亚实验评分,左前肢放置成功率和左转次数增加(P<0.05)。同侧基底节(basal ganglia,BG)和皮层(cortex,CX)的脑水肿显著减轻(P<0.05)。血肿周围凋亡和受损的神经元数量显著减少(P<0.05)。焦亡相关分子NLRP3、C-caspase-1、GSDMD的表达和炎症相关因子IL-1β、TNF-α、MPO的水平降低(P<0.05)。敲低GPR39和下调p-CREB的表达显著增加了小鼠ICH后血肿周围脑组织焦亡相关分子的表达和炎症相关因子的含量(P<0.05)。结论GPR39激活可能部分通过CREB信号通路抑制小鼠ICH后的神经炎症和脑损伤,GPR39可能是ICH后减轻神经炎症和脑损伤潜在的治疗靶点。

Takeda G蛋白偶联受体5在血管平滑肌细胞增殖和迁移中的作用

目的探讨Takeda G蛋白偶联受体5(Takeda G protein-coupled receptor 5,TGR5)在小鼠血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)增殖和迁移中的作用及机制。方法用血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor,PDGF-BB)诱导VSMCs增殖、迁移,以INT-777特异性激活TGR5,CCK-8试剂盒及增殖细胞核抗原(Ki-67)免疫荧光染色用于检测细胞增殖能力,划痕试验用于检测细胞迁移能力。Western blot检测TGR5蛋白水平变化。为探究TGR5在血管内膜增生中的作用,将40只雄性野生型C57BL/6J小鼠随机分为假手术组、内膜损伤组、假手术+UDCA(熊去氧胆酸,TGR5激动剂)组及内膜损伤+UDCA组,每组10只。造模完成后按组分别予以口服普通维持饲料及含0.5%UDCA的普通维持饲料,持续21 d后分别取材,HE染色观察颈动脉内膜增生程度,Ki-67免疫荧光染色观察颈动脉内膜血管平滑肌增殖变化。结果特异性激活TGR5明显降低VSMCs增殖活力及Ki-67阳性细胞率,同时使VSMCs划痕愈合速度减慢。特异性激活TGR5使细胞内UCP2表达增加、活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平降低。过氧化氢恢复细胞内ROS水平后,TGR5抑制VSMCs增殖迁移的作用被削弱。激活TGR5能减轻颈动脉损伤后内膜增生。结论TGR5可能通过UCP2改善细胞内氧化应激,从而抑制小鼠VSMCs的增殖和迁移。

G蛋白偶联受体(GPCR)腺苷酸环化酶(AcyA)途径介导赭曲霉群体感应现象的机制

赭曲霉(Aspergillus ochraceus)是一种代表性的产毒模式真菌,存在密度依赖性转化的高、低群体密度阈值和携带这种密度信息的群体感应(QS)信号分子--氧脂素。本研究首先基于代表高、低群体密度条件的野生型赭曲霉转录组差异,分析群体密度这一环境条件对赭曲霉行为的影响,结果发现,除了氧脂素代表的细胞通信外,还具有种内对资源的竞争现象,体现在碳代谢。进一步,基于前期实验筛选到负责响应密度信息的膜受体GprC和主要的胞内效应器腺苷酸环化酶(AcyA),构建了基因缺陷型赭曲霉(ΔgprC和ΔacyA)。对比野生型与缺陷型赭曲霉的基因表达及行为差异后发现,GprC-AcyA途径缺陷后不仅中断了密度信息的传递,还直接影响赭曲霉的生命周期。本文研究结果表明,GprC和AcyA作为G蛋白网络的重要枢纽,具有广泛的调控作用,涉及生物过程、细胞组分、分子功能中大部分行为。本研究结果对利用生物手段进行真菌毒素污染的高效、绿色防治具有指导意义。

G蛋白偶联受体37在神经系统疾病中的研究进展

G蛋白偶联受体37(GPR37)在大脑黑质、纹状体等多个区域和小胶质细胞、少突胶质细胞等不同类型的免疫细胞中广泛表达,参与调控神经系统的发育、分化和存活等多个重要过程。临床常见的神经系统疾病如帕金森病、脑卒中的发病机制涉及到神经元的损害、神经元突触的失衡、炎症和免疫系统的激活等多个方面,但由于对其具体发病机制尚未完全明确,导致临床治疗仍缺乏有效手段。近年来有研究表明,GPR37不仅能够直接与神经元上的相应受体结合调节信号传导途径影响神经元的活动状态,还能通过调控神经元周围免疫细胞来间接影响神经元的功能。文章就GPR37在神经系统疾病,如帕金森病、脑卒中、脑白质疾病、肿瘤和精神疾病等中的关键作用和调控机制进行综述。

G蛋白偶联受体异源二聚体及其偏向性配体:未来药物研发的新主角

不同类型G蛋白偶联受体(GPCRs)之间的异源二聚化作用已得到普遍认可,异源二聚体具有不同于单体和同源二聚体的高阶结构特点,这在一定层次上类似于变构调节机制,使得GPCRs异源二聚体呈现更高的信号特异性和多样性。成功筛选GPCRs异源二聚体的特异配体或偏向性配体,能够为研发降低副作用的药物提供新的策略。该文就GPCRs异源二聚体的信号特点及其偏向性配体的生理药理学价值和筛选GPCRs异源二聚体偏向性配体的技术做一简要综述。

G蛋白偶联受体30在大鼠蛛网膜下腔出血后对神经炎症和血脑屏障破坏的影响

目的探讨G蛋白偶联受体30(GPR30)在大鼠蛛网膜下腔出血(SAH)早期脑损伤(EBI)过程中对神经炎症和血脑屏障(BBB)破坏的影响。方法36只雄性大鼠随机分为6组(n=6/组):假手术(Sham)组,SAH(3 h、6 h、12 h、24 h、72 h)组。此外,72只大鼠随机分为4组(n=18/组):Sham组、SAH组、SAH联合过表达GPR30慢病毒阴性载体(SAH+Lv-NC)组、SAH联合过表达GPR30慢病毒载体(SAH+Lv-GPR30)组。通过血管内穿孔建立SAH模型,于SHA大鼠脑室内注射Lv-GPR30。通过神经学评分、脑组织含水量(BWC)检测、伊文思蓝(EBP)染色、苏木精和伊红(HE)染色来分析GPR30对EBI的影响;采用蛋白质印迹法(Western blotting)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析各种蛋白质和转录水平;通过酶联免疫吸附测定法(ELISA)分别测定肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素6(IL-6)、白细胞介素1β(IL-1β)、白细胞介素10(IL-10)水平。结果SAH大鼠脑内注射Lv-GPR30后脑组织中GPR30的表达增加,并改善了大鼠神经功能、神经炎症、BBB破坏和脑水肿程度。过表达GPR30抑制SAH大鼠脑组织中基质金属蛋白肽酶9(MMP-9)和基质金属蛋白肽酶2(MMP-2)的表达,以及炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β表达水平,同时提高IL-10的表达水平。结论GPR30能减轻SAH大鼠的神经炎症和BBB破坏。

基于体外生物活性的中国地表水中G蛋白偶联受体药物筛选

低浓度(ng/L至μg/L)的药物在环境水体中被广泛检出,其对水生生物存在潜在的生态风险,进而受到人们的关注.G蛋白偶联受体(GPCR)是一类在人体与动物体内高度保守的跨膜蛋白,约40%市售药物作用于GPCR.然而,GPCR药物在中国水环境中赋存情况及生态风险还未知.基于药物行业生产报告构建GPCR药物环境浓度预测模型,使用体外测试检测22种高产量GPCR药物的生物活性,最后基于预测浓度和体外生物活性建立地表水中GPCR药物的环境活性预测模型,筛选出中国地表水中需要优先控制的13种GPCR药物.

G蛋白偶联受体及其配体的结构与功能分析

Ｇ蛋白偶联的受体是介导跨膜信号转导的一组多样性蛋白质，它们具有显著的同源性及由七个跨膜螺旋组成的相同的膜结构。异源基因表达和位点诱变相结合的方法是将来对Ｇ蛋白偶联受体进行结构－功能分析的起点。通过对结合配体的主要结构进行研究，已建立了受体蛋白异源表达的模型，并结合位点诱变实验认证了配体结合中有功能作用的氨基酸序列。这些研究以及试图得到受体晶体结构的努力。

G蛋白偶联受体在宿主抗结核分枝杆菌感染中的功能及作用机制

G蛋白偶联受体(GPCRs)在维持人体正常生理功能和细胞内稳态过程中发挥关键作用。GPCRs及其下游信号通路的表达失调是疾病发生发展的重要标志。近年来,结核病的防治面临着更加严峻的挑战,亟需研发安全、价廉、敏感的新型抗结核药物。其中,基于宿主导向治疗策略的新型抗菌药物受到广泛关注,而GPCRs作为宿主发挥免疫表达调控作用的受体之一,可作为宿主导向的抗结核潜在治疗靶标,然而GPCRs作为重要的药物研究靶点在结核病领域的研究尚显不足。笔者总结了近年来发现的GPCRs在宿主细胞应答结核分枝杆菌感染中所发挥的功能,系统综述了趋化因子受体类GPCRs、孤儿GPCRs及其他GPCRs在调控宿主细胞信号转导中发挥的关键作用和分子机制,为基于GPCRs的抗结核药物研发提供依据。

G蛋白偶联受体124在牙周炎中潜在作用机制及研究进展

G蛋白偶联受体124(G protein-coupled receptor 124,GPR124)可通过促进血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)表达,激活NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor pyrin domain-containing protein 3,NLRP3)炎症小体和过氧化物酶体增殖物激活受体γ(Peroxisome proliferator-activated receptorsγ,PPARγ)介导牙周炎发生、发展的过程,引起牙龈微循环恶化、内皮细胞炎性损伤等病理改变。本文将总结GPR124的生物学特征并详细阐述GPR124与NLRP3、VEGF和PPARγ在牙周炎进程中的可能关系,为牙周炎或牙周炎伴全身性疾病的患者提供新的治疗思路。

G蛋白偶联受体多聚化的研究进展

G蛋白偶联受体(G Protein-Coupled Receptor,GPCR)是真核细胞膜表面受体家族中规模最大且种类最多的一类受体蛋白,常以单体、同型或异型二聚体等形式发挥作用,具有良好的成药性。最近的研究发现,GPCR多聚化有助于GPCR的表达、成熟,并影响其与配体互作以及下游信号转导等过程。本文综述了GPCR多聚体在蛋白分选、配体调节、信号转导和内化过程中的作用,以及在某些疾病发生发展中的病理与生理作用机制,并探讨了GPCR多聚体研究的技术方法、目前存在的问题和未来发展方向,这对研发靶向GPCR多聚体的药物具有重要意义。

G蛋白偶联胆汁酸受体1通过抑制内质网应激减轻内皮素-1介导的乳鼠心肌细胞凋亡

目的观察G蛋白偶联胆汁酸受体1(G protein-coupled bile acid receptor 1,TGR5)被激活后对内皮素-1(endothelin-1,ET-1)介导的心肌细胞凋亡的作用,并探讨其机制。方法首先分对照组和ET-1组,ET-1浓度分别为10-6、10-7、10-8 mmol/L,分别培养12、24、36、48 h,流式细胞术检测各组各时段凋亡率。选择凋亡率较高的ET-1浓度及时间,进行后续实验。后续实验分为对照组、ET-1组、TGR5激动组、TGR5表达抑制组、TGR5空病毒组,流式细胞术检测各组心肌细胞凋亡率,CCK-8测心肌细胞存活率,RT-PCR检测TGR5mRNA,Western blot检测TGR5、C/EBP同源蛋白(C/EBP homologous protein,CHOP)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun-N-terminal protein kinase,JNK)、磷酸化JNK(phosphorylated JNK,p-JNK)及门冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶(casepase-12)表达。结果ET-1在10^(-8)~10^(-6) mmol/L的浓度范围呈浓度依赖性,48 h内呈时间依赖性介导心肌细胞凋亡(P<0.05)。后续实验发现激活TGR5后,相较于ET-1组,心肌细胞凋亡率下降,心肌细胞存活率提高,且CHOP、p-JNK、Caspase12蛋白表达受到抑制(P<0.05)。而抑制TGR5表达后可阻断TGR5对心肌细胞凋亡的抑制作用,降低心肌细胞存活率,CHOP、p-JNK、Caspase12蛋白表达增加(P<0.05)。结论ET-1可介导心肌细胞凋亡,其机制可能与内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)过度激活有关,而TGR5可能通过抑制ERS,拮抗ET-1对心肌细胞介导的凋亡作用。

G蛋白偶联受体偏倚配体及其在心血管药物研究中的应用

G-蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptor,GPCR）药物是目前临床上应用最为广泛的一类药物,约占整个药品市场份额的1/3。其中,它在心血管疾病中的应用尤为突出,包括降压、强心、防止血栓形成等各个方面[1]。近年来,随着对GPCR功能认识的不断深入,越来越多的药理学和遗传学研究表明,GPCR信号通路具有靶向效应[2]。

Apelin——新发现的孤儿G蛋白偶联受体APJ的天然配体

Apelin是孤儿G蛋白偶联受体APJ的天然配体 ,具有正性肌力、降血压、减少抗利尿激素释放、促进摄水、调节垂体激素释放、调整生物节律和抑制HIV侵入等多种生物学效应 ,是一种重要的生理调节肽。

老年血管性痴呆患者血清8-羟基脱氧鸟苷和孤独G蛋白偶联受体配体-13水平与病情严重程度及预后的相关性分析

目的探究老年血管性痴呆(Vascular dementia,VD)患者血清8-羟基脱氧鸟苷(8-hydroxy-2 deoxyguanosine,8-OHdG)、孤独G蛋白偶联受体配体-13(Solitary G Protein-Coupled Receptor ligand-13,Apelin-13)蛋白水平变化及其与患者病情严重程度、预后的关系。方法选取西部战区总医院2017年12月—2020年12月收治的125例老年VD进展期患者为观察组,同期健康体检者92例为对照组。2组均给予简易精神状态检查表(Mini-mental state examination,MMSE)评分;观察组根据MMSE评分结果分为轻度亚组、中度亚组、重度亚组。比较观察组、对照组及观察组各亚组间血清8-OHdG、Apelin-13蛋白水平及MMSE评分;采用Pearson方法分析血清8-OHdG、Apelin-13蛋白水平与MMSE评分的相关性;观察组患者出院后3个月,根据ADL评分,分为Ⅰ级组、Ⅱ级组、Ⅲ级组,比较各级组间血清8-OHdG、Apelin-13蛋白水平,采用Spearman方法分析老年VD患者血清8-OHdG、Apelin-13蛋白水平与预后的关系。结果不同病情严重程度组间血清8-OHdG、Apelin-13蛋白水平及MMSE评分比较差异均有统计学意义(P<0.05);Pearson相关分析表明,老年VD患者血清8-OHdG水平与MMSE评分呈负相关(P<0.05),而Apelin-13与MMSE评分呈正相关(P<0.05);不同ADL分级组间血清8-OHdG、Apelin-13蛋白水平差异有统计学意义(P<0.05);Spearman相关分析提示,老年VD患者血清8-OHdG与预后(ADL分级)呈正相关(P<0.05),Apelin-13水平与预后(ADL分级)呈负相关(P<0.05)。结论老年VD患者患者血清8-OHdG异常升高,而Apelin-13蛋白水平降低,临床可能用于VD患者病情严重程度及预后的评估。

G蛋白偶联雌激素受体在雌激素相关肿瘤发生中的作用

在经典的雌激素核受体α和β之外,雌激素或雌激素样物质也可以经过膜受体,即G蛋白偶联雌激素受体(GPER)发挥功能。G蛋白偶联雌激素受体是雌激素非基因通路信号转导过程的重要介导因子,在雌激素相关肿瘤细胞的发生和治疗中具有重要的意义。现针对G蛋白偶联雌激素受体在雌激素相关肿瘤细胞中介导的效应及有关机制的研究进展进行综述。

G蛋白偶联受体介导游离脂肪酸的信号通路及生理功能

游离脂肪酸(free fatty acid,FFA)是动物一种重要能量来源,同时它还是一种重要的信号分子,其生理功能和作用机制长期以来倍受关注.最近研究表明,细胞膜存在FFA的特定孤儿型G蛋白偶联膜受体家族.中长链游离脂肪酸是GPR40和GPR120的配基,而短链游离脂肪酸则是GPR41和GPR43的配基.该受体家族可以介导游离脂肪酸,通过ERK、PI3K-Akt和MAPK信号通路,在维持机体内的葡萄糖稳态、脂肪形成、白细胞功能和细胞增殖等生理过程中发挥重要作用.本文就游离脂肪酸G蛋白偶联受体的结构、分布、配体选择性、下游信号通路,及其介导FFA生理功能的最新研究进展进行简要综述.

胶原性关节炎大鼠滑膜组织G蛋白偶联受体激酶的表达及白芍总苷对其的影响

目的研究胶原性关节炎(CIA)大鼠滑膜组织中G蛋白偶联受体激酶(GRKs)表达以及白芍总苷(TGP)对其的影响。方法SD大鼠随机分成6组:正常组、模型组、TGP(25、50、100mg.kg-1)组、雷公藤(GTW40mg.kg-1)组。用鸡Ⅱ型胶原建立CIA大鼠模型,Western blot检测滑膜组织GRKs表达水平,并观察TGP灌胃给药对其的影响。结果正常SD大鼠滑膜组织GRK2、GRK5、GRK6均有表达,CIA大鼠关节滑膜组织GRK2、GRK5、GRK6的表达明显升高,TGP给药后GRK2,GRK5,GRK6的表达水平降低,差异有显著性。结论CIA滑膜组织GRKs表达增加,TGP抑制这种异常的变化可能是其治疗CIA的机制之一。