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上海信帆生物:G蛋白偶聯(lián)受體3D結(jié)構(gòu)

更新時(shí)間:2016-05-14      瀏覽次數(shù):1412

一個(gè)由德國(guó)、瑞典和美國(guó)組成的研究組在室溫條件下,利用LCLSX射線激光器,成功解碼一種重要G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)的3D結(jié)構(gòu)。同時(shí)驗(yàn)證了LCLSX射線激光器的可行性。相關(guān)文章發(fā)表于2013年12月20日的《science》雜志上。

Science:利用新技術(shù)在天然條件下成功獲得g蛋白偶聯(lián)受體3D結(jié)構(gòu)

GPCR功能

GPCR是一個(gè)蛋白大家族,對(duì)人類健康有關(guān)鍵性作用,約40%的現(xiàn)代藥物都靶標(biāo)這類蛋白。與GPCR有關(guān)的疾病包括,高血壓、哮喘、精神分裂癥和帕金森癥。由于這類蛋白的重要性,GPCR相關(guān)研究獲得了2012年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

然而,解析GPCR的結(jié)構(gòu)并不容易。“我們?cè)谑覝貤l件下,獲得了這種重要膜蛋白的高分辨率結(jié)構(gòu),”Scripps研究所的VADIm Cherezov說(shuō),他是這項(xiàng)研究的。“同時(shí)我們還驗(yàn)證了一種新技術(shù),以后人們可以放心的用它來(lái)解析新的結(jié)構(gòu)。”

新技術(shù)解析GPCR結(jié)構(gòu)

研究人員對(duì)人類的5-羥色胺受體進(jìn)行了研究,該蛋白與學(xué)習(xí)、情緒和睡眠有關(guān),是肥胖、抑郁和偏頭痛藥物的靶標(biāo)。為了模擬細(xì)胞環(huán)境,科學(xué)家們?cè)谥灸z中制備該受體的結(jié)晶。他們利用新型注射系統(tǒng),使凝膠進(jìn)入LCLS(Linac Coherent Light Source)x射線脈沖的路徑,以收集蛋白的結(jié)構(gòu)信息。

這一方法解決了GPCR研究中的zui大障礙:傳統(tǒng)X射線研究使用同步加速器的,需要較大的結(jié)晶體,而GPCR很難達(dá)到這樣的尺寸。由于LCLS比zui強(qiáng)力的同步加速器還明亮百萬(wàn)倍,還支持超快的成像,研究人員可以通過(guò)這一技術(shù)分析微小結(jié)晶并立即收集數(shù)據(jù)。LCLS成像時(shí)射線還來(lái)不及造成傷害,因此樣品不需要進(jìn)行冰凍,可以在更天然的狀態(tài)下檢測(cè)。

用同步加速器的研究,往往要耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間,才能獲得困難蛋白的大晶體。之后,還需要幾個(gè)月的時(shí)間來(lái)優(yōu)化結(jié)晶,收集足夠的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。而LCLS技術(shù)能解析更小的結(jié)晶,可以在幾天的時(shí)間內(nèi)完成結(jié)構(gòu)分析。

*通訊作者,TSRI的劉偉(音譯Wei Liu)說(shuō),“不用收集晶體顆粒是一大優(yōu)勢(shì),我們只需將含有微晶體的膠狀樣品載入注射器,就可以收集數(shù)據(jù)。另外,不用在液氮中冷凍也很重要。我們可以在室溫下解析分子結(jié)構(gòu),這更貼近蛋白的天然環(huán)境溫度(體溫)。”

人體大約擁有800種GPCR,但迄今為止,科學(xué)家們只解析了十多個(gè)GPCR結(jié)構(gòu)。 此前,人們已經(jīng)用傳統(tǒng)方法分析過(guò)人類5-羥色胺受體的結(jié)構(gòu),但當(dāng)時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的條件并不理想。現(xiàn)在,新技術(shù)提供了更為準(zhǔn)確的5-羥色胺受體的結(jié)構(gòu),將幫助人們更好的開(kāi)發(fā)相關(guān)藥物,避免副作用。

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