生长激素释放激素受体与G蛋白复合物的结构和功能研究进展

张银冰

摘   要：在医疗方面新药物研发过程中，针对未知靶点以及动态物质通过采取化学基因组学原理来探讨的成效显著。此外，以靶点为基础的标准规范药物的研发倘若可以借助对药物生效的生物流程以及相关过程的原理进行分析探讨，就会有非常好的发展前景和实际意义。文章对生长激素释放激素受体与G蛋白复合物的结构和功能研究进展现状进行了综述。

关键词：生长激素释放激素受体;G蛋白复合物;结构功能

G蛋白偶联受体（Gprotein-coupledreceptors，GPCRs）包含800余种部分，是人类基因组各类膜蛋白受体中规模最高的。虽然G蛋白偶联受体的组成和作用差异巨大，但是也有许多统一的组成表现：3个胞内环及胞外环、7个跨膜α螺旋结构域，还有胞内C端及胞外N端结构域，除此之外，G蛋白偶联受体在借助合成发送信号时均是依靠于G蛋白的融合进而控制其内部的第二信使，也就是说G蛋白偶联受体的下游信号转导机制是一致的[1]。虽然精神类疾病、心血管疾病以及肥胖等许多当前的突出疾病都以B1类家族受体为药物靶点，但是因为没有充分的三维结构信息，药物难以在人体受药处发挥作用，导致可以有效利用这一家族受体的小分子药物的研究面临困难。到2018年，大量的B类分泌素受体结构（例如各种受体与配体结合的不同情况和G蛋白的复合物结构等）在专家借助冷冻电镜与X射线晶体衍射等方法的情况下得到了充分的研究。

1    生长激素释放激素受体结构和功能

GHRHR—生长激素释放激素受体可以看作为分泌素受体家族中胰高血糖素受体亚家族里的一分子，部分人源GHRHR包括了400多个氨基酸，其以GHRH—生长激素释放激素，一种含有44个氨基酸的多肽类激素作为其内源性配体，位置一般在下丘脑，合成后依靠脑垂体的协作实现对CH—生长激素的合成和传导，此外，在许多肿瘤细胞观察到GHRHR的存在和活动，例如在乳腺癌、前列腺癌以及白血病等多种疾病的病理流程中都可以看到GHRHR的身影[2]。

在这些疾病中，GHRH多肽配体经由癌细胞以自/旁分泌的途径而产生，之后发挥作用使受体被激活进而推动细胞的扩张。所以，在与癌症抗争的过程中，GHRHR被当作一种十分重要的药物靶点，最近几年诞生了大量的GHRHR拮抗剂来有效控制肿瘤细胞。除了这些，人体很大一部分的外周组织里有着GHRH和其受体的身影，且有着极大的价值，像人体的心脏组织，为有效减少心肌肥厚并降低心力衰竭的风险，需要合理使用GHRH及其多肽激动剂类似物进而使GHRHR发挥作用;除了心脏组织，脂肪组织中GHRHR也有极大的价值，其能够推动人体脂类物质的转化和有效降低因糖尿病而带来的视网膜病变等[3]。

与类似的B类G蛋白偶联受体对比，可以看出人体中GHRHR的含量更为丰富，因此相关的配体及受体抑制或激活的药物能够在人身体内各个部位带来不一样的功效[4]。但是，因为受体的相关情况尚且不明朗，本研究尚不能够充分探讨GHRHR如此多功能背后的生理原因。本研究以单颗粒冷冻电镜技术为手段，以复合物蛋白功能改进的方法充分探讨配体—受体—G蛋白复合物在被多肽激动剂充分激活情况下的三维结构，掌握相关生理反应的具体模型和信息传递的流程，进而以这一受体为核心，整理有关药物生产所需要的必要知识。

2    G蛋白复合物的结构和功能

2.1  G蛋白偶联受体

G蛋白指的是经过Ga，GP以及Gy 3个亚基合体得到的异源三聚体蛋白。相比于G蛋白偶联受体超家族的近千种部分，G蛋白基本包括4类亚型（分类标准为Ga亚基序列同源性）：Gs，Gl，Gq/11以及G12/13[84，85]。受体被激活之前，Ga亚基在融聚GDP合G（在3Y二聚体的基础上变为G蛋白三聚体;而当受体处于激活的状态时，其组成表现便将出现改变，然后由招募G蛋白转移至下游信号转导，这时生物体内GTP和GDP（位于结合Ga亚基上）实施互换，且加快GP二聚体亚基分出。Ga亚基在被激活后会进一步激活包括AC—腺苷酸环化酶在内的其他组织内的下游效应蛋白，进而促使包括cAMP在内的其他第二信使的合成，然后在信后进一步发散，且产生许多的生理活动;在完成信号流通过程后，Ga与GP亚基将再次结合得到三聚体蛋白[4]，包括前述的利用融通G蛋白实现信号的传递，许多的GPCRs也可以利用一些非G蛋白凭借的途径，像招募阻遏蛋白或者G蛋白偶联受体激酶—GRK，都可以完成大量信息传递的功能。

人体包括激素调节、视觉和味觉在内的大量生理、高血压和心血管疾病以及心脏病等在内的大量病理问题都受到G蛋白偶联受体存在和作用的影响，此外，G蛋白偶联受体相关药品在人体内发挥药效的位置基本在细胞膜表层，因此G蛋白偶联受体是如今探讨最多的医疗靶点部分[5]。在2017年的调查中，美国食品与药物管理局通过允许上市的全部药品里，包括475种生效方式需要借助于G蛋白偶联受体，占所有药物的1/3。此外，在超过300种处于应用试验程序的药品里，有1/5的药物作用原理需要借助尚未得到允许上市的60多种GPCR新靶点。通过对当前市场上处于试验阶段的将GPCR作为靶点产品的研究，可以看出如今大部分以GPCR靶点为结合位置的药品仍是小分子化合物，然而其他的处于前期实际试验的产品里，多肽类和其他重组蛋白药物占据的份额越来越高;研究药品发挥药效的原理后发现，绝大多数的药品全为依靠拮抗剂以及激动剂生效，然而更多的PAMs—正向别构调节剂以及NAMs—反向别构调节剂开始了实际I期和II期的分析，除此之外，可供药品生效的生物靶点越来越多，也就是说今后针对同一靶点的药物会越來越少。通过分析药品和疾病适应症之间的相关性，生物靶点是G蛋白偶联受体的药品多数针对高血压与过敏性疾病，或用于止痛;处于实际分析阶段的药品适应症发展方向为肥胖症、糖尿病以及阿尔兹海默症等，且这些疾病中属糖尿病关联的靶点药物最受关注[6]。与此同时，近400个非嗅觉G蛋白偶联受体里，依旧包括50%以上尚未有处于试验阶段药物的受体，特别在免疫以及遗传相关问题的研究中有着大量的需求和良好的发展前景。

2.2  B1类分泌素受体

B1类分泌素受体大部分属于多肽类，特征是其信号传递是借助于掌握生理特性的多肽类激素的融通实现的，其组成有15种，然后以其在实际价值的差异应当划分为5种，具体有降I丐素受体、促肾上腺皮质激素的释放因子受体、肠血管活性肽受体和垂体腺苷酸环化酶激活肽受体以及甲状旁腺激素受体和胰高血糖素受体家族。

在结构方面，B1类分泌素受体大部分有着一部分氨基酸数量在140左右的ECD—N端胞外结构域，其在受体与配体的融通中具有极高的意义。在经过详细研究的B类GPCRs结构中，可以知道这种受体以“双域”的形式完成配体与受体的融通，也就是说受体的ECD刚开始先是鉴定出多肽类配体的C端肽段，然后TMD—N端与跨膜结构域里的配体与受体完成结合，之后完成这一环节的受体通过和Gas亚型G蛋白偶联进一步传递信号[7]。

3    结语

经过截短优化C端，得到的现象说明一定范围内的C端截短可以增加生产复合物蛋白的效果，代表为R405截短;然而也有范例，如H394截短使得生产复合物蛋白的效果下降。此外，hGHRHR预测二级结构里，Helix8位置上有R405，可以猜想Helix8位置對于这一受体和G蛋白的融通十分要紧。且Helix8能够出现在已解析的CTR于GLP-1R-G蛋白复合物结构里，也侧面印证了这一结论，体现了G蛋白与相关物质融通的以便规律。除此之外，在受体和G蛋白病毒感染比例的相关试验中，可以看出复合物的稳定程度对受体与G蛋白的数额影响较大，因此在关乎复合物的探讨中，对配体—受体—G蛋白彼此联系的挖掘十分有意义。MR403配体筛选的情况表示波该配体比hGHRH更有效地作用于复合物聚集的弱化，意味着MR403或许与hGHRH的生效体系有所不同，但是仍发生了解聚，今后依旧要进一步优化流程来产出更高水准的复合物蛋白。

[参考文献]

[1]杨建林，王艳林，吕亚丰，等.高表达OAZI-1的小鼠乳腺癌4T1细胞诱导抗肿瘤免疫应答的实验研究[J].免疫学杂志，2019（11）：948-953.

[2]于祥远，杨丹，秦林原，等.哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1调节相关蛋白基因多态性与肝细胞癌遗传易感性的关联研究[J].现代预防医学，2016（4）：753-757.

[3]郭晓兰，谭茵，陈文生，等.GHRHR-SV1抗体的制备及其蛋白在黑色素瘤细胞中的表达[J].吉林大学学报（医学版），2016（6）：1237-1242.

[4]王志敏，徐亚欧，林亚秋，等.藏鸡GHRHR-v1基因克隆及组织表达谱研究[J].中国家禽，2017（10）：5-9.

[5]孙鹏，王艳林，吴红艳.OAZI-1增强小鼠Melan-A疫苗免疫原性[J].基础医学与临床，2017（9）：1220-1225.

[6]柴志欣，王永，罗晓林，等.麦洼牦牛H-FABP、HSL基因多态性及与生长性状的相关分析[J].中国农业科学，2013（14）：282-283.

[7]杨俊朋，侯新国，宋君，等.GLP-1对3T3-L1前脂肪细胞分化过程中FABP-4，CPT-1A水平的影响[J].山东大学学报（医学版），2013（8）：22-27.