2012年榮獲諾貝爾化學(xué)獎的是兩位美國科學(xué)家:羅伯特·萊夫科維茨(Robert J. Lefkowitz)和布萊恩·科比爾卡(Brian K. Kobilka),他們因“G蛋白偶聯(lián)受體”研究領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)而獲獎。
其中Brian K. Kobilka現(xiàn)任斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授,美國*院士,2012年受聘清華大學(xué)“客座教授”,目前已完成在清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院實驗室的建立,并已開始指導(dǎo)博士生和博士后。這位學(xué)者近期與瑞士科學(xué)家合作,在11月份美國《國家*院刊》(PNAS)上發(fā)表了題為“Cholesterol increases kinetic, energetic, and mechanical stability of the human β2-adrenergic receptor”的文章,介紹了對于G蛋白偶聯(lián)受體來說,*會造成什么影響。
*是真核細(xì)胞膜的一個必要組成部分,能功能性調(diào)節(jié)膜蛋白,比如G蛋白偶聯(lián)受體,然而目前對于這一具體的調(diào)控過程,科學(xué)家們了解的還并不是十分清楚。
為了解析*如何調(diào)節(jié)G蛋白偶聯(lián)受體的過程,在這篇文章中,研究人員采用了動態(tài)原子力單分子力譜技術(shù)(dynamic single-molecule force spectroscopy),量化分析了在有或者沒有*類似物:琥珀酸*酯(cholesteryl hemisuccinate,CHS)的前提下,人β2 腎上腺素受體(β2AR)的機械強度和柔韌性,構(gòu)象變化,以及穩(wěn)定維持受體的結(jié)構(gòu)片段的動態(tài)活性。
研究發(fā)現(xiàn),CHS能極大增強幾乎每一個結(jié)構(gòu)部分的動能和機械穩(wěn)定性,這種增強足以改變β2AR的結(jié)構(gòu)和功能,不過有一個例外,那就是β2AR的結(jié)構(gòu)核心部分,這一部分有多個配體結(jié)合位點,其特性沒有收到CHS的顯著影響。
Kobilka教授發(fā)表過多篇關(guān)于G蛋白偶聯(lián)受體的研究成果,比如今年其研究組一連公布了三篇論文,報道了G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)作用復(fù)合物的詳細(xì)晶體結(jié)構(gòu),被稱為是一項真正具有突破意義的成果。
研究人員利用X線晶體成像技術(shù)(X-ray crystallographic)對與G蛋白偶聯(lián)的β2腎上腺素能受體復(fù)合物進(jìn)行了研究,據(jù)報道,G蛋白是一種由三個不同亞單位組成的蛋白,它很容易與GPCR蛋白分開,并且解離成三個獨立的亞單位,而且這個復(fù)合物的大小大約是β2腎上腺素能受體蛋白的2倍。如果要拿到β2腎上腺素能受體蛋白——G蛋白復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)首先就得開發(fā)出純化該復(fù)合物并且讓它穩(wěn)定存在的新技術(shù),比如讓復(fù)合物與抗體結(jié)合,或者對數(shù)千種不同的結(jié)晶條件進(jìn)行系列實驗等等。
由于GPCR屬于膜蛋白——穿插細(xì)胞膜多達(dá)7次,而且構(gòu)象形態(tài)多,因此其結(jié)構(gòu)生物學(xué)分析不容易開展,而這篇文章完成了GPCR跨膜信號作用復(fù)合物的X-射線晶體結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了許多人未能完成的任務(wù),正如密蘇里州大學(xué)的Stephen Sprang所說的那樣:這是一篇真正具有突破意義的文章,多年以來,我們這行里的人都在夢想得到這個結(jié)構(gòu)圖,因為它zui終會告訴我們GPCR受體是如何發(fā)揮作用的。