《富含半胱氨酸區(CRD)在C族GPCRs激活過程中的作用機制研究》是依託華中科技大學,由劉劍峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名:富含半胱氨酸區(CRD)在C族GPCRs激活過程中的作用機制研究
- 項目類別:面上項目
- 項目負責人:劉劍峰
- 依託單位:華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
C族GPCRs(mGluRs、GABABR等)介導中樞神經系統中重要的生理進程,其結構為組成性二聚體,每個單體都包括胞外區(VFT),HD(跨膜區),C末端等功能域。除了GABABR和味覺受體之外,該家族受體在VFT和HD之間還包括一個富含半胱氨酸區(CRD),其激活過程為VFT結合了配體後關閉,然後通過CRD傳導至HD導致其構象改變從而激活受體, CRD在激活過程中的構象變化以及如何參與VFT與HD之間的偶聯目前還不清楚。本項目將建立C族GPCRs二聚體的VFTs-CRDs的三維模型並分析和確認CRDs的結合界面,然後在結合界面上定向突變可能參與CRDs構象變化的殘基,通過檢測不同突變體的功能改變以及解析失活或組成性活性突變體中所發生的結構改變,從而分析CRDs參與激活過程中的構象變化和分子機制。本項目有助於更好了解該家族受體的激活機制和細節,也為以該家族成員為靶點的藥物篩選提供新思路。
結題摘要
C族G蛋白偶聯受體包括代謝型谷氨酸受體(mGluRs)、代謝型γ-氨基丁酸受體(GABABR)等,在體內介導中樞神經系統中多種重要的生理進程和病理進程。該族受體中mGluR可以形成同源二聚體而GABABR則是通過GB1和GB2亞基形成異源二聚體。結構上,受體的不同亞基都包括胞外區(VFT),跨膜區(HD),C末端等功能域, mGluR在VFT和HD之間還包括一個半胱氨酸富集區(CRD),目前並不清楚CRD的構象變化及如何參與VFT與HD之間的偶聯。而不具有CRD區的異源二聚體GABABR,膜外GB1-VFT結合配體後的構象變化如何傳導到GB2亞基的HD區,乃至於引發什麼樣的膜內下游分子事件,也有待深入研究。此外,在某些特定組織和特定發育時期中GB1亞基可以形成同源二聚體,對於這種同二聚體的功能還一無所知。本項目在實施過程中,項目組成員首先建立了帶有CRD的C族GPCRs二聚體的VFTs-CRDs的三維模型,並分析和確認了CRDs中的維持結構的保守殘基和在CRD-CRD結合界面上參與激活進程構象變化的殘基,然後在這些位點進行定向突變。進而通過檢測不同突變體的功能改變以及解析失活或組成性活性突變體中所發生的結構改變,從而證實CRDs中完整的空間結構以及與VFT之間的正常摺疊對於CRD參與受體的激活過程是必須的,同時在C族受體同二聚體激活過程中兩個CRD單體間會發生沿著二聚體結合界面的靠近和切向的旋轉(PNAS., 2011)。同時,項目組成員合成了一種可以共價穩定結合於GB1-VFT帶有生物素標記的紫外光敏分子探針。利用該探針,項目組成員檢測了GABABR在激活狀態下膜外構象變化傳導到膜內後,受體與IGFR、FAK等其他受體或信號蛋白之間的動態組裝和解聚過程。該工作提供了一種可用於檢測GPCR激活進程信號通路的化學生物學工具,也使我們更清晰的理解了GABABR激活過程中的構象變化和分子機制(Biochem J., 2012)。項目組成員還檢測了GB1亞基形成同源二聚體在激活後的功能構象變化,結果表明,GB1亞基形成的同源二聚體上膜後也可以激活下游信號通路(PLoS One., 2012)。本項目的完成有助於更好的了解該族受體的激活機制和細節。