G-蛋白偶联受体的激活构象构建与激活机制的理论研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21703043
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0301.化学理论与方法
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

G-protein coupled receptor (GPCR) is one of the indispensable protein families in human body. There are about 800 genes encoding GPCR in human. As a membrane protein, GPCR can sense the activation signal from the extracellular side of the cell and transfer the signal to the intracellular side of the cell to regulate versatile physiological behaviors of the cell. Thus, altering the activation of the GPCR can be an effective way to regulate the dysfunction of the cell, and there are about 30% of the clinic used drugs targeting GPCR. Although with a diverse of functions, the structures of GPCR are conserved, which is characterized by seven transmembrane helixes. Such a seven-transmembrane helix structure was first resolved in 2000 by Palczewski and his coworkers. In the following years, GPCR community has experienced a flurry of GPCR structures. By now, there are 170 GPCR crystal structures belonging to 35 distinct GPCR members are resolved. These structures provide us with atomic resolutions of the protein. On the other hand, most of the proteins are crystallized in the inactive state. To the limit of our knowledge, only 6 GPCR structures (rhodopsin, adenosine A2A receptor, β2-adrenergic receptor, M2 muscarinic receptor, μ-opioid receptor, and viral US28) in the active state are resolved. Because of the lacking GPCR structures in the active state, the studies of GPCR activation mechanism is greatly hindered. In this proposal, we would like to employ computation methods, including molecular dynamics simulations, metadynamics simulations, and Markov state models, to investigate the activation mechanism of GPCR.
G-蛋白偶联受体是人体中最重要的膜蛋白家族之一。它包含近800名成员,这些成员能够接受细胞膜外刺激,将这些信号传递到细胞内部,以调节细胞各种生理活动。鉴于此类蛋白在信号传递中的重要作用,临床上约有30%的药物都作用于它。尽管功能多样,但在结构上,它们却有保守的七跨膜螺旋的结构。这种结构特征在2000年发表的第一个高分辨率G-蛋白偶联受体(rhodopsin)结构中得到确认。 随后,随着新技术的应用,特别是lipid cubic 技术的引入,大大提高了结构解析的成功率。自2007以来,又有170多个分布于35个G-蛋白偶联受体的结构得到解析。但激活状态下的受体比其在抑制状态更加不稳定,所以在已知结构中,只有六个结构处于激活构象。这大大限制了我们对G-蛋白偶联受体的作用机制的研究。鉴于此,我们希望通过计算机模拟的方法构建G-蛋白偶联受体的激活构象,并对其作用机制进行研究。

结项摘要

胰高血糖素样肽-1受体(GLP-1R)属于B类GPCR,是治疗II型糖尿病和肥胖的靶标。目前,获批用于治疗II型糖尿病的几个多肽类药物,除口服索马鲁肽外,均是注射剂型,且会带来如恶心和呕吐等副作用。口服非多肽类药物一直是研究机构和工业界尝试用于治疗II型糖尿病及减肥的药物,但由于小分子难以模拟受体与多肽的相互作用,限制了胰高血糖素样肽-1受体小分子药物的发现。本项目测定了小分子完全激动剂RGT1383结合GLP-1R并与Gs蛋白复合的结构。与已有报道的激动剂结合的GLP-1R结构相比,本项目最大的发现是非肽类激动剂RGT1383由于ECL3区域和TM7区域的胞外末端的向内运动而结合到受体的顺式结合口袋。另外,NTD区域的W33在RGT1383与受体的结合中起到了关键作用,解释了NTD调节的GLP-1R激活机制并指明了这一类小分子激动剂的种属特异性。本项目对设计口服非肽类小分子GLP-1R激动剂类药物用于治疗二型糖尿病和肥胖具有一定的指导意义。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Allosteric inhibitor remotely modulates the conformation of the orthestric pockets in mutant IDH2/R140Q.
变构抑制剂远程调节突变体 IDH2/R140Q 中矫形袋的构象
  • DOI:
    10.1038/s41598-017-16427-w
  • 发表时间:
    2017-11-28
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Chen J;Yang J;Sun X;Wang Z;Cheng X;Lu W;Cai X;Hu C;Shen X;Cao P
  • 通讯作者:
    Cao P

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其他文献

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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