g-氨基丁酸(GABA)是哺乳動物中樞神經系統中重要的抑制性神經遞質，在體內通過作用於離子通道型的GABAA、GABAC受體及代謝型的GABAB受體而發揮生理功能。
基本介紹
- 中文名：g-氨基丁酸
- 外文名：GABA
- N-端：N-端位於胞外
- C-端：C-端位於胞內
受體功能,研發進展,套用技術,
受體功能
GABAB 受體存在於神經元的突觸前及突觸後部位，介導慢的抑制性效應，在腦內參與許多重要的生理活動和病理變化，包括認知損害、癲癇、痙攣及藥物成癮等。GABAB受體屬於G蛋白偶聯受體家族的C家族，具有七次跨膜結構，N-端位於胞外，C-端位於胞內。GABAB受體有兩個重要的結構域——胞外的捕蠅草模組(VFT，負責與GABA結合)及七次螺旋跨膜結構域 (HD，負責G蛋白的激活)。位於突觸前的GABAB受體被激活後，主要通過偶聯Gi/o-型蛋白而阻滯鈣通道，減少鈣內流，抑制興奮性遞質的釋放；位於突觸後膜的GABAB受體被激活後，可通過G蛋白偶聯增強鉀電導，增加鉀外流。
GABAB受體還可影響細胞內環磷酸腺苷(cAMP)的水平及細胞外調節蛋白激酶(ERK1/2)和cAMP反應原件連線蛋白(CREB)的磷酸化。功能狀態的GABAB受體是由GB1和GB2形成的異源二聚體，GB1可與GABA結合，但它不能激活G蛋白，不僅如此，單獨表達的GB1由於C-端存在胞內滯留信號(IRS)而不能定位至細胞膜；相反，GB2在與GB1形成二聚體後可激活G蛋白，但它沒有結合GABA的能力；GB2還可增強激動劑與GB1的親和力，並且通過與GB1形成二聚體結構而禁止GB1的胞內滯留信號，使其能定位至細胞膜。但迄今為止，細胞膜上GABAB受體的寡聚化對受體激活的影響還了解的不清楚。
研發進展
為了研究GABAB受體在細胞中的定位及功能，中國科學院上海藥物研究所研究團隊根據已知的GB1強親和力、高選擇性的拮抗劑CGP64213設計合成了活性導向的光親和標記螢光探針分子probe 1，並用該探針探討了過表達GABAB受體的CHO細胞中GABAB受體的細胞定位情況。Probe 1的結構包括3個功能部分：活性基團，即與CGP64213結構相同的部分，這部分結構負責與受體蛋白結合；三氟甲基偶氮烯光親和標記基團，負責在探針分子與靶標蛋白結合後，通過紫外光照射在二者間引入共價鍵，增加標記的效率；BODIPY螢光基團，方便被標記蛋白的檢測。活性測試的結果表明，probe 1因保持了CGP64213結構中對活性至關重要的部分而相應的保持了與GABAB受體的親和力。由於二者之間的親和力，probe 1可與GABAB受體特異性結合，紫外光照射活化探針分子中的游標記基團後可在二者之間引入共價鍵，受體蛋白被標記，通過探針分子結構中的螢光基團，可實現細胞狀態下對GABAB受體的定位觀測。螢光成像實驗表明，probe 1在過表達GABAB受體的CHO細胞中特異性標記表達於細胞表面的GB1，這與文獻報導的CGP64213是GB1選擇性的拮抗劑相吻合。不僅如此，實驗表明probe 1標記的特異性依賴於其結構中的活性基團，因為缺失結構中的活性基團將導致探針分子標記能力的喪失。同時，CGP64213預處理過的細胞將不能被probe 1標記，說明 probe 1不僅保持了CGP64213的活性，而且保持了其與受體蛋白間的作用模式。光親和標記基團的引入對於提高標記的效率起了重要的作用，因為若在標記實驗中省略光照射步驟，即不在探針分子與結合的受體蛋白間引入共價鍵，將導致觀察到的螢光信號的明顯減弱。 這些結果為利用小分子探針實現對活細胞中處於功能狀態的GABAB受體的動態研究以及利用活性導向的蛋白質標記技術研究膜受體提供了可行性。
該研究工作由上海藥物所南發俊課題組和華中科技大學生命科學院劉劍峰教授課題組合作完成。論文以Letter形式發表在《醫學化學雜誌》（Journal of Medicinal Chemistry） 上
套用技術
ABPP (Activity-based protein profiling) 技術是運用化學合成的具有高選擇性的分子探針(activity-based probe，ABP)對蛋白質的結構與功能進行研究的新型技術。它整合了生物學和化學學科的各自優勢，以一種相對簡單明了的方法在分子、細胞水平研究活性小分子與生物大分子之間的複雜相互作用，從而從分子水平揭示生物體在生理或病理狀態下的關鍵調控機制。ABPP技術目前套用於對重要藥物靶點蛋白質的結構與功能研究的主要方法之一。
