Science重要成果：室温解码GPCR结构

　　

生物通报道：科学家利用目前最强力的X射线激光器，在最接近天然的条件下，获得了一种重要G蛋白偶联受体（GPCR）的3D结构。这一突破发表在最近一期的Science杂志上。

GPCR是一个蛋白大家族，对人类健康有关键性作用，约40%的现代药物都靶标这类蛋白。与GPCR有关的疾病包括，高血压、哮喘、精神分裂症和帕金森症。由于这类蛋白的重要性，GPCR相关研究获得了2012年的诺贝尔化学奖。

然而，解析GPCR的结构并不容易。“我们首次在室温条件下，获得了这种重要膜蛋白的高分辨率结构，”Scripps研究所的Vadim Cherezov说，他是这项研究的领导者。“同时我们还验证了一种新技术，以后人们可以放心的用它来解析新的结构。”

研究人员对人类的5-羟色胺受体进行了研究，该蛋白与学习、情绪和睡眠有关，是肥胖、抑郁和偏头痛药物的靶标。为了模拟细胞环境，科学家们在脂肪凝胶中制备该受体的结晶。他们利用新型注射系统，使凝胶进入LCLS（Linac Coherent Light Source）X射线脉冲的路径，以收集蛋白的结构信息。

这一方法解决了GPCR研究中的最大障碍：传统X射线研究使用同步加速器的，需要较大的结晶体，而GPCR很难达到这样的尺寸。由于LCLS比最强力的同步加速器还明亮百万倍，还支持超快的成像，研究人员可以通过这一技术分析微小结晶并立即收集数据。LCLS成像时射线还来不及造成伤害，因此样品不需要进行冰冻，可以在更天然的状态下检测。

用同步加速器的研究，往往要耗费很长时间，才能获得困难蛋白的大晶体。之后，还需要几个月的时间来优化结晶，收集足够的结构数据。而LCLS技术能解析更小的结晶，可以在几天的时间内完成结构分析。

文章的第一作者，TSRI的刘伟（音译Wei Liu）说，“不用收集晶体颗粒是一大优势，我们只需将含有微晶体的胶状样品载入注射器，就可以收集数据。另外，不用在液氮中冷冻也很重要。我们可以在室温下解析分子结构，这更贴近蛋白的天然环境温度（体温）。”

人体大约拥有800种GPCR，但迄今为止，科学家们只解析了十多个GPCR结构。 此前，人们已经用传统方法分析过人类5-羟色胺受体的结构，但当时进行实验的条件并不理想。现在，新技术提供了更为准确的5-羟色胺受体的结构，将帮助人们更好的开发相关药物，避免副作用。

 

（生物通编辑：叶予）

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