《G蛋白偶聯受體二聚體相互作用及配體調控的分子機制》是依託四川大學，由蒲雪梅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：G蛋白偶聯受體二聚體相互作用及配體調控的分子機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：蒲雪梅
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
G蛋白偶聯受體（GPCR）是最大的藥物靶標蛋白之一。近年來實驗證據表明GPCR還存在二聚體的功能單元，其信號傳導機制與單體單元不同，提供了新的藥理學前景。然而，二聚體相互作用機制在實驗中還不清楚，限制了新的藥物研發策略。因此，本項目擬結合多尺度分子動力學模擬(MD)和以馬爾可夫態模型(MSM)為主的數學統計方法對一些重要GPCR二聚體進行系統深入的研究，其主要的研究內容為：（1）結合多尺度MD和MSM統計分析，獲取GPCR二聚體作用的構象變化空間和活性構象態，探明二聚體構象多態性以及轉換機制。（2）通過對活性態相互作用面上的重要殘基進行定點突變的多尺度MD模擬，進一步探討相互作用面對單體協同效應的影響機制。（3）結合虛擬篩選和多尺度模擬進一步研究關鍵活性構象態對藥物的識別機制。通過綜合分析，並與實驗結果相關聯，探明GPCR二聚體相互作用及配體調控的分子機制，為GPCR藥物研發新策略提供理論依據。
結題摘要
G蛋白偶聯受體（GPCR）二聚體是除單體外的另一種信號功能單元，具有獨特的藥效性，然而其激活和藥效機制在實驗中還不清楚，限制了新的藥物研發策略。因此本項目結合多尺度模擬策略、非平衡和平衡分子動力學模擬相結合策略、蛋白質結構網路的構建、虛擬篩選等方法針對一些代表性GPCR二聚體的激活機制、藥物結合、配體調控以及相互作用面的可藥性等方面進行了系統深入的研究。主要完成了4部分的研究，（1）揭示了同源和異源二聚化對GPCR激活的分子機制的異同。兩類二聚化都能通過相互作用面對兩個亞基產生一個反對稱的激活調控：一個亞基激活而另一個亞基非激活。但當一個亞基激活後，異源二聚化會限制非活性亞基的自激活而保持活性亞基的激活，與同源二聚化作用相反。（2）揭示了二聚化對藥物結合的影響機制以及突變的作用。二聚化對兩個亞基的藥物結合呈現一個反對稱的影響作用，一個亞基的藥物結合增強但另外一個亞基卻減弱，蛋白質結構網路進一步揭示了這種反對稱調控的協同路徑。相互作用面上的熱點殘基突變會導致二聚體的分離，從而影響其激活和藥效功能。（3）揭示了激動劑激活C類GPCR同源二聚體的分子機制。激動劑谷氨酸通過聯合trans-和cis-兩種調控路徑使得mGluR2二聚體產生了非對稱的激活，而非單一方式的激活機制。（4）揭示了GPCR二聚體相互作用面的可藥性及其調控機制。識別出作用面上的可藥性口袋並篩選出能夠加強其二聚化的配體小分子，此小分子通過加強二聚化作用對兩個亞基正構位點的藥物識別產生一個非對稱調控作用，一個亞基對拮抗劑的篩選增強但另一個亞基卻無明顯變化。此外，本項目還結合生物信息學方法對靶標蛋白與基因相關性進行了拓展研究，為GPCR的信號傳導機制的理解和闡明提供了更多的依據和信息。總之，本基金項目超額完成了預定的研究內容，達到了研究目標，在基金資助下發表了27篇SCI論文，獲得1項專利授權和1計算機軟體著作權，涉及培養了18名研究生，其中畢業11名。
