《SCIENCE ADVANCES》：Glycemic and bodyweight effects of GIPR coding variation reflect differences in surface expression and intrinsic functional impairment
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葡萄糖依赖性促胰岛素多肽受体（GIPR）是2型糖尿病和肥胖症的重要治疗靶点。GIPR错义变异可能通过改变组成性活性或对GIP或药理学激动剂的功能反应而赋予表型效应。在本研究中，研究人员旨在通过研究细胞模型和胰岛中的30种GIPR编码变异，深入理解GIPR编码变
葡萄糖依赖性促胰岛素多肽受体（GIPR）是2型糖尿病和肥胖症的重要治疗靶点。GIPR错义变异可能通过改变组成性活性或对GIP或药理学激动剂的功能反应而赋予表型效应。在本研究中，研究人员旨在通过研究细胞模型和胰岛中的30种GIPR编码变异，深入理解GIPR编码变异影响细胞和生理效应的分子机制。许多变异显示出受损的GIP诱导的环磷酸腺苷（cAMP）反应，基于人群的关联分析强调这些功能缺失变异降低体重指数（BMI）但增加血糖。在许多情况下，功能降低部分是由于稳定性受损和转向蛋白酶体降解导致细胞表面表达降低。分子动力学模拟表明不同的变异诱导的螺旋间和螺旋内相互作用扰动，干扰受体稳定性。本研究强调了GIPR编码变异的机制和后果，可能对该受体的治疗靶向具有意义。
葡萄糖依赖性促胰岛素多肽受体（GIPR）是B1类G蛋白偶联受体（GPCR），在胰岛、脂肪组织、脑等组织表达，其内源性配体GIP(1-42)由肠道K细胞分泌，增强葡萄糖刺激的胰岛素分泌。尽管GIP系统与胰高血糖素样肽-1（GLP-1）相似，但GIPR在2型糖尿病（T2D）和肥胖症治疗中的价值长期存在争议，部分由于T2D后GIP促胰岛素作用减弱，以及GIPR激动剂和拮抗剂均能减重的矛盾现象。既往研究报道少数GIPR功能缺失（LoF）变异可降低体重指数（BMI），但血糖影响不明确，且分子机制缺乏深入理解。为此，研究人员对30种天然GIPR错义变异进行了系统研究，结合细胞模型、原代胰岛、分子动力学（MD）模拟和英国生物样本库（UKBB）遗传关联分析，揭示了GIPR编码变异通过降低细胞表面表达和内在功能损伤影响血糖和体重的机制。该研究明确了LoF变异降低BMI但升高血糖和T2D风险，为GIPR靶向治疗提供了重要依据。论文发表在《SCIENCE ADVANCES》。
研究人员使用的主要技术方法包括：采用SNAP标签和Halo标签标记GIPR，使用细胞不可渗透探针定量AD293和INS-1细胞表面表达；HTRF法检测cAMP积累；cADDis生物传感器进行单细胞cAMP成像；Western blot和蛋白酶体抑制实验评估总蛋白稳定性；利用mCSM-membrane预测变异热稳定性ΔΔG；对四个高频变异进行微秒级MD模拟；在原代小鼠胰岛中通过腺病毒表达野生型或变异受体，测定胰岛素和胰高血糖素分泌；在UKBB的469,835例全外显子测序（WES）数据中，采用STAAR和BOLT-LMM进行稀有变异负荷及单变异关联分析，分析BMI、糖化血红蛋白（HbA1c）和T2D风险。
**GIPR错义突变常导致细胞表面表达降低**：通过SNAP-tag标记，在AD293细胞中30个变异有24个表面表达显著低于野生型，其中13个低于50%；在INS-1细胞中结果一致。E354Q、R190Q、E288G和R101H等变异均显示明显降低。
**预测热稳定性影响变异GIPR表面表达**：mCSM-membrane预测的ΔΔG与表面表达显著相关；蛋白酶体抑制可增加E288G总蛋白量，提示不稳定变异经蛋白酶体降解。T116R、R300W和R101H具有显性负效应。
**解析GIPR变异表达缺陷对cAMP信号的作用**：多数低表达变异在100 pM和100 nM GIP下cAMP反应降低；单细胞cADDis分析在校正表面表达后显示所有低反应变异仍有内在功能缺陷，其中R101H、S64A等部分恢复，而R183Q、R190Q、D66G、E288G无恢复；E354Q在低浓度GIP下显示增强的cAMP反应。
**错义变异对GIPR内化的影响有限**：大多数变异在GIP作用下的内化百分比与野生型相似，但某些变异如R190Q、R101H、E288G、D66G和R183Q的GIP诱导内化减少；绝对内化量受表面表达水平控制。
**MD模拟揭示变异效应的结构基础**：R190Q破坏TM2内R190-D191相互作用及TM1-TM2、TM4-TM6远距离接触；E288G改变GIP肽定位；E354Q削弱TM4-Y231–TM6-E354相互作用并改变TM6扭结角分布，降低活性态概率；R101H引起微小的长程扰动。
**胰岛中GIPR变异功能评估**：在小鼠胰岛中，E354Q增加基础胰岛素分泌但减弱GIP刺激的胰岛素反应；R190Q、R101H、E288G显示降低的GIP诱导胰岛素分泌（R190Q显著）。
**基于人群的GIPR变异效应验证**：在UKBB中，14个cAMP反应降低的LoF变异与较低BMI（P=8.4×10
-10）和较高BMI校正的HbA1c（P=3.9×10
-8）及T2D风险增加（OR=1.21，P=4.1×10
-3）相关。E354Q、E288G和R190Q单变异分析显示类似方向，且E288G和R190Q效应更强。
**GIP和替泽帕肽对GIPR变异信号反应的影响相似**：在AD293细胞中，E354Q对GIP和替泽帕肽均显示增加信号，E288G、R190Q和R101H则显著降低；S64A、R136W、R217L中等降低。表明变异对两种配体的功能影响类似。
讨论部分指出，LoF GIPR变异降低体重但升高血糖和T2D风险，对GIPR拮抗剂治疗肥胖有提示意义。LoF变异通过模拟拮抗作用减重，但同时可能损害血糖控制。E354Q虽在体外显示GoF cAMP反应，但表型仍类似LoF，可能与过度脱敏或组成性活性增加有关。研究局限性包括外源表达体系、仅评估近端受体行为、缺乏内源基因编辑。综上所述，GIPR编码变异通过表面表达减少和内在功能损伤影响血糖和体重，这些发现为GIPR靶向治疗提供了机制基础。
