机械刺激如何触发细胞信号

“GPCRs参与人体几乎所有的生理过程。GPCRs可以让人类看到、控制自己的免疫系统，直接调节激素平衡，”鲁道夫Sch?nheimer医学院生物化学研究所的伊内斯·利布舍尔教授解释说，并强调:“多年来，它们一直是我们研究的重点，而对GPCRs的研究非常重要，因为大多数批准的药物都针对这一受体家族。”GPCRs是通过所谓的G蛋白传递信号的受体，这就是为什么它们也被称为G蛋白偶联受体(简称GPCRs)。

莱比锡的研究人员将他们的工作重点放在一种特殊的受体上，这种受体被称为粘附性GPCRs。在与几个中国科学家团队的合作下，由Ines Liebscher教授和Torsten Sch?neberg教授领导的研究小组现在已经能够描述特殊受体分子在活性状态下的结构。这些数据支持了7年前莱比锡研究所的发现，即这些受体被分子内的栓系激动剂激活。此外，莱比锡的研究人员表明，机械刺激在栓系激动剂的激活中发挥了关键作用。我们还没有完全理解我们身体的细胞是如何将振动、重力、细胞相对运动或肿胀等形式的力学解释为信号的。医学科学家和生物化学家Liebscher说:“我们的研究为我们的中国合作伙伴从结构上阐明机械刺激如何在分子中被识别并作为信号传递的场景奠定了基础。”“结果可以在当前的研究中找到。”

“大约三分之一的GPCR家族仍然是孤儿，这意味着它们的功能或激活都是未知的。通过我们目前的研究，我们为更好地理解GPCR结构做出了决定性的贡献，”合著者Sch?neberg，鲁道夫Sch?nheimer生物化学研究所主任说。“当涉及到发展未来的治疗形式时，新的研究发现具有里程碑式的重要性，”Liebscher总结道。她是欧盟资助的成本行动Adher′n Rise CA18240指导委员会成员，并于2019年成功获得该项目。这个由来自28个欧洲国家的科学家组成的网络旨在促进、刺激和实施粘附性G蛋白偶联受体(agpcr)的研究。“从长凳到床边。”粘附性GPCR研究的最新发现和方法也将在国际会议4GPCRnet上展示，Liebscher教授是该会议的共同组织者。本次高级别会议将于2022年9月26日至29日在莱比锡大学奥古斯都广场校区举行。

目前的研究项目是1423合作研究中心“GPCR激活和信号转导的结构动力学”的一部分，这是一个由德国研究基金会资助的研究网络，由莱比锡大学领导，还包括哈雷-维滕贝格马丁路德大学，Charité - Universittsmedizin柏林和马克斯分子医学中心(Delbrück)。具有生物化学、生物医学和计算科学背景的研究人员跨越各自机构和学科的边界进行合作，以全面了解GPCRs的结构和动力学。

Journal Reference:

Yu-Qi Ping, Peng Xiao, Fan Yang, Ru-Jia Zhao, Sheng-Chao Guo, Xu Yan, Xiang Wu, Chao Zhang, Yan Lu, Fenghui Zhao, Fulai Zhou, Yue-Tong Xi, Wanchao Yin, Feng-Zhen Liu, Dong-Fang He, Dao-Lai Zhang, Zhong-Liang Zhu, Yi Jiang, Lutao Du, Shi-Qing Feng, Torsten Schöneberg, Ines Liebscher, H. Eric Xu, Jin-Peng Sun. Structural basis for the tethered peptide activation of adhesion GPCRs. Nature, 2022; DOI: 10.1038/s41586-022-04619-y