胆固醇驻留时间调控G蛋白偶联胆囊收缩素受体功能的机制研究及其在肥胖中的意义

本研究揭示了胆固醇通过与CCK1R的CRAC基序（Cholesterol Recognition/interaction Amino acid Consensus）动态互作，调控受体功能的新机制。在肥胖相关的高胆固醇环境中，胆固醇驻留时间延长导致CCK1R刺激-活性偶联（stimulus-activity coupling）紊乱，为代谢疾病药物研发提供新靶点。

　　

亮点

分子动力学分析显示，在正常和高胆固醇环境中，胆固醇在CCK1R和CCK2R的CRAC基序均以相似优势构象存在。高胆固醇条件下，两受体中胆固醇构象均发生转变，从靠近TM3转向TM5。值得注意的是，胆固醇在CCK2R该基序的驻留时间比CCK1R更长，且高胆固醇环境下两受体的驻留时间均延长。这表明CCK1R的胆固醇敏感性可能是一个动态事件，由正常条件下胆固醇与CCK1R的短暂瞬时相互作用介导。5.52位点的一个残基对CCK1R的胆固醇效应至关重要，但这并非由于与胆固醇直接相互作用。相反，CCK1R中5.52周围疏水残基的堆积比CCK2R更紧密，可能影响TM5的位置和运动，而这对刺激-活性偶联至关重要。

材料

胆固醇（#57-88-5）、3-异丁基-1-甲基黄嘌呤（#28822584）、甲基-β-环糊精（MβCD）（#128446-36-6）和丙磺舒（#57-66-9）购自Sigma-Aldrich（圣路易斯，密苏里州）。CCK-8肽（#25126-32-3）购自Bachem（托伦斯，加利福尼亚州）。放射性碘（Na¹²⁵I）（#NEZ033A001MC）和HTRF cAMP动态检测试剂盒（#62AM4PEB）来自Revvity（波士顿，马萨诸塞州）。Quest Fluo-8-AM^TM（#21083）来自AAT Bioquest公司（森尼韦尔，加利福尼亚州）。Amplex? Red胆固醇检测试剂盒（#A12216）、潮霉素B...

分子动力学分析

正常和高胆固醇浓度下CCK受体构建体的分子动力学。在20%胆固醇（模拟正常膜胆固醇）和40%胆固醇（模拟高膜胆固醇）条件下，野生型（WT）CCK受体（CCK1R和CCK2R）均与胆固醇发生广泛相互作用。在25微秒的模拟过程中，观察到两种受体存在多个胆固醇结合位点，其数量远超最常用预测工具所预测的位点。

讨论

理解膜环境对存在于膜内的受体（如CCK1R）的影响至关重要，这些受体是治疗膜脂成分可能异常的疾病的潜在药物靶点。先前的工作表明，升高的膜胆固醇会影响CCK1R的功能，损害刺激-反应偶联。在膜胆固醇升高的细胞中，例如肥胖和代谢综合征中可能存在的情况...

结论

升高的膜胆固醇通过与跨膜段3（TM3）低处的胆固醇结合CRAC基序直接相互作用，破坏了1型胆囊收缩素受体（CCK1R）的激素刺激-反应偶联。该基序周围的表面残基通过影响胆固醇结合的动力学而促成了其效应，这有助于解释为何CCK1R对该脂质敏感而CCK2R不敏感。