胰岛素受体二聚体适体激动剂的结构机制解析：新型糖尿病治疗策略的突破

本研究通过结构生物学方法解析了二聚体DNA适体A62D-8T激活胰岛素受体(IR)的分子机制，发现其通过诱导IR形成伪γ构象（pseudo-gamma）和寡聚化实现完全磷酸化，选择性激活AKT通路而非MAPK通路。该研究为开发具有代谢选择性的IR靶向药物提供了新思路。

　　

糖尿病是全球性的健康挑战，胰岛素受体(IR)作为调控葡萄糖代谢的核心靶点，其激活机制一直是研究热点。传统胰岛素治疗存在低血糖风险，而部分激动剂又难以实现IR完全激活。先前研究发现单体DNA适体A62M仅能诱导IR单磷酸化，如何通过分子设计实现IR完全激活成为关键科学问题。

为解决这一问题，韩国浦项科技大学等机构的研究人员通过结构导向的适体改造，发现连接两个A62M适体的二聚体A62D-8T能完全激活IR。研究采用冷冻电镜(cryo-EM)解析了IR-A62D-8T复合物的三种构象：箭头形(IR_arrowhead)、伪箭头形(IR_{pseudo-arrowhead})和伪γ形(IR_pseudo-gamma)。其中伪γ构象与胰岛素单分子激活的γ构象(IR_gamma)高度相似，膜近端FnIII-3结构域间距仅20?，为跨膜信号转导创造了有利条件。该成果发表于《Experimental & Molecular Medicine》。

关键技术包括：1) 通过8-19T连接子构建二聚体适体库；2) 使用cryo-EM解析IR-适体复合物结构（分辨率5.02-9.35?）；3) 负染电镜验证IR寡聚化；4) 超分辨显微镜(SIM)观察细胞膜IR簇形成；5) 磷酸化抗体阵列分析信号通路选择性。

研究结果
设计IR全激动剂适体
通过不同长度T连接子(4T-24T)构建A62二聚体，发现8T-19T连接子能诱导IR Tyr1150/1151双磷酸化，而4T/6T（过短）和24T（过长）无效。A62D-8T在200nM浓度下表现出与胰岛素相当的IR磷酸化效率，但仅激活AKT而非ERK通路。

A62D-8T的剂量和时间特性
相比A62M，A62D-8T呈现剂量依赖性IR完全磷酸化，最大效应达胰岛素的2倍。时间进程显示其激活缓慢持续（>4小时），符合适体类药物特性。

IR-A62D-8T复合物结构
cryo-EM解析出三种构象：

1. IR_arrowhead（占比29%）：对称结构，两个A62M分别结合IR二聚体两侧，FnIII-3间距42?
2. IR_{pseudo-arrowhead}（30%）：非对称构象，一个A62M引起13°结构域倾斜
3. IR_pseudo-gamma（12%）：与IR_gamma相似，单A62M结合诱导30°结构域旋转，FnIII-3间距缩至20?

A62D诱导IR二聚体交联
尺寸排阻色谱和负染电镜证实A62D促进IR寡聚体形成。超分辨显微镜显示A62D处理组细胞膜IR簇数量显著增加，而A62M无此效应。

讨论与意义
该研究首次揭示适体通过诱导IR寡聚化实现完全激活的机制：1) 二聚体适体作为"分子胶水"促进IR二聚体间相互作用；2) 8T-19T连接子提供最佳空间柔性，平衡结合与激活需求；3) 伪γ构象的发现为IR中间态研究提供新视角。

相较于传统胰岛素，A62D-8T具有显著优势：1) 选择性激活AKT通路，避免MAPK通路相关增殖风险；2) 长效药代动力学特性；3) DNA骨架带来更低免疫原性。该研究不仅为糖尿病治疗提供新候选药物，其"寡聚化激活"策略也可拓展至其他受体酪氨酸激酶靶点。未来需进一步优化适体药代性质，验证其在动物模型中的代谢改善效果。