【摘要】：生長(zhǎng)抑素Ⅱ型受體(SSTR2)是一類G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR),其天然配體是生長(zhǎng)抑素(SST)。SSTR2在體內(nèi)分布廣泛,在多種神經(jīng)內(nèi)分泌瘤中也具有高密度表達(dá)。在體內(nèi),SSTR2參與多種激素的分泌調(diào)節(jié)、抑制細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞凋亡,是治療肢端肥大癥以及神經(jīng)內(nèi)分泌瘤的重要靶點(diǎn)。本課題的研究目標(biāo)是利用分子生物學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)以及計(jì)算生物學(xué)等學(xué)科的研究手段來(lái)解析SSTR2蛋白與多種配體復(fù)合物的高分辨率晶體結(jié)構(gòu),分析其配體結(jié)合口袋和構(gòu)象變化,進(jìn)而為靶向SSTR2蛋白的藥物研發(fā)提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。本課題成功解決了SSTR2蛋白的低量表達(dá)以及純化問(wèn)題,純化出了產(chǎn)量較高并且性質(zhì)較好的SSTR2重組蛋白。此外,通過(guò)大規(guī)模篩選SSTR2高親和力配體,我們篩選出了兩個(gè)能夠大幅提高蛋白熱穩(wěn)定性的配體,即多肽類拮抗劑CYN-154806和小分子激動(dòng)劑L-054,522。之后經(jīng)過(guò)大量的結(jié)晶實(shí)驗(yàn),篩選結(jié)晶條件,培養(yǎng)出了SSTR2蛋白分別與CYN-154806以及L-054,522復(fù)合物的高質(zhì)量蛋白晶體。最終,我們成功解析了SSTR2重組蛋白3862與CYN-154806復(fù)合物2.5?分辨率的晶體結(jié)構(gòu),以及重組蛋白3344、6097與L-054,522復(fù)合物的2.8?及2.7?分辨率的晶體結(jié)構(gòu)。之后我們分析了兩個(gè)配體的結(jié)合口袋以及不同結(jié)構(gòu)間的構(gòu)象變化,闡明了SST類似物中D-Trp~8-Lys~9組合影響配體對(duì)SSTR2蛋白的結(jié)合能力以及SSTR2蛋白激活的分子機(jī)制,發(fā)現(xiàn)并探究了N125~(3.35)在受體激活過(guò)程中的構(gòu)象變化及其在激活過(guò)程中的作用。此外,我們也發(fā)現(xiàn)D89~(2.50)N突變使激動(dòng)劑與受體的結(jié)合能力大幅下降進(jìn)而影響受體的激活。這些發(fā)現(xiàn)幫助我們理解了配體與SSTR2相互作用以及SSTR2蛋白的激活機(jī)制,對(duì)于靶向SSTR2藥物的研發(fā)也有積極作用。除了SSTR2蛋白的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究外,本博士論文還包含了神經(jīng)激肽I型受體(NK1R)蛋白結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的部分工作。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R91
【圖文】：

第 1 章 引言1.1 G 蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）概述生物體內(nèi)具有一系列復(fù)雜而精細(xì)的信號(hào)傳導(dǎo)與調(diào)控機(jī)制，從而保證內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。G 蛋白偶聯(lián)受體（Gprotein-coupledreceptors，GPCRs）的成員超過(guò) 800 個(gè)，是人體中最大的膜蛋白受體超家族，廣泛參與體內(nèi)各種生理活動(dòng)調(diào)控(AttwoodandFindlay,1994a)。GPCR 具有典型的七次跨膜 螺旋結(jié)構(gòu)，能夠感知多種胞外信號(hào)分子，如氣味、離子、脂類物質(zhì)、趨化因子、神經(jīng)遞質(zhì)以及激素等(Venkatakrishnanetal.,2013)。與信號(hào)分子結(jié)合后，GPCR 通過(guò)自身構(gòu)象變化招募G 蛋白（G protein）或阻遏蛋白（Arrestin）等進(jìn)而調(diào)節(jié)下游信號(hào)通路(Venkatakrishnan et al., 2013)（圖 1.1）。

第 1 章 引言Gq/11、G12/13等幾類。其中，Gs能夠激活腺苷酸環(huán)化酶（簡(jiǎn)稱 AC），提高腺苷酸 cAMP 濃度進(jìn)而激活 cAMP 依賴的蛋白激酶 A（簡(jiǎn)稱 PKA）；s相反，能夠抑制 AC 活性進(jìn)而降低胞內(nèi) cAMP 濃度；Gq/11能激活胞內(nèi)（PLC）活性進(jìn)而產(chǎn)生三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油（DAG）等兩種。了與 G 蛋白結(jié)合之外，GPCR 還能夠與阻遏蛋白 Arrestin 結(jié)合。Arrest化的 GPCR 結(jié)合后可以使 GPCR 脫敏進(jìn)而終止 GPCR 的信號(hào)傳導(dǎo)(Ran2017; Scheerer and Sommer, 2017)。

3 GPCR 是重要的藥物作用靶標(biāo)GPCR 是胞外信號(hào)向胞內(nèi)傳遞的重要中間體，參與調(diào)控許多生理及病理過(guò)GPCR 廣泛的生物學(xué)功能使其成為重要的藥物作用靶標(biāo)，如趨化因子受體R4 和 CCR5 是治療艾滋病的重要靶點(diǎn)(Tan et al., 2013; Wu et al., 2010)；嘌受體 P2Y1R 和 P2Y12R 是抗血栓藥物的重要靶點(diǎn)(Zhang et al., 2015a; Zhan, 2014)；阿片類受體是鎮(zhèn)痛類藥物的靶點(diǎn)(Granier et al., 2012)；胰高血糖素受體 GLP1R 是治療 II 型糖尿病的關(guān)鍵靶點(diǎn)等(Song et al., 2017)。2010 年美暢銷藥物前 10 名中有 6 種、前 200 名中有 60 種藥物靶向 GPCR（www.ares.com/gpcrs.html）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，上市藥物中超過(guò) 30%是以 GPCR 為靶點(diǎn)的tos et al., 2017)（圖 1.3）。針對(duì) GPCR 的藥物研究方法主要包括高通量篩選于結(jié)構(gòu)的藥物發(fā)現(xiàn)(Lu and Wu, 2016)。盡管如此，由于對(duì) GPCR 結(jié)構(gòu)與功了解還不充分，以 GPCR 為靶點(diǎn)的藥物研發(fā)仍有廣闊前景。

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本文編號(hào)：2745525