6月16日，《自然》杂志在线发表了生命学院、教育部分子生物物理重点实验室刘剑峰课题组和中国科学院上海药物研究所吴蓓丽研究组、赵强研究组、柳红研究组、中国科学院生物物理研究所孙飞研究组合作的题为“Structures of human mGlu2 and mGlu7 homo- and heterodimers”的研究论文。此研究突破性地鉴定了mGlu2同源二聚体、mGlu7同源二聚体和mGlu2-mGlu7异源二聚体高分辨率结构和信号调控机制，对开发特异性靶向异源二聚体药物具有重要指导意义。

代谢型谷氨酸受体（Metabotropic glutamate receptor, mGlu）和γ-氨基丁酸B型受体（GABA_B）都属于C类G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）家族，是人体内最重要的神经递质受体之一。目前在人体内共发现了8种代谢型谷氨酸受体（mGlu1-8），其功能涉及学习、记忆、情绪以及疼痛感知等，是阿尔兹海默症和精神分裂症等疾病的治疗靶点。然而，迄今尚无靶向这类受体的药物成功上市，因此其结构与功能研究对精神神经系统疾病的新药创制具有重要意义。与其它类型的GPCR相比，mGlu和GABA_B等C类GPCR具有独特的激活机制。GABA_B形成异源二聚体，mGlu不仅可以形成同源二聚体，也可以形成异源二聚体。但是，长期以来对mGlu异源二聚体的调控机制并不清楚，限制了以之为靶点的特异性药物开发。

近日，华中科技大学刘剑峰研究组和中国科学院上海药物研究所吴蓓丽研究组、赵强研究组、柳红研究组、中国科学院生物物理研究所孙飞研究组，在C类GPCR结构与功能的研究领域取得了重要进展。吴蓓丽研究组、赵强研究组、柳红研究组和孙飞研究组共同解析了mGlu2、mGlu7和mGlu2-mGlu7处于不同状态下的三维结构，包括处于非激活态的mGlu2同源二聚体、mGlu7同源二聚体和mGlu2-mGlu7异源二聚体，处于激活中间态的mGlu2同源二聚体。刘剑峰课题组通过对mGlu2-mGlu7异源二聚体开展功能研究，结合细胞内信号转导、二硫键交联和荧光共振能量转移实验等多种技术手段，发现在该异源二聚体中mGlu7对于异源二聚体信号转导发挥主导作用，并阐释了mGlu2-mGlu7异源二聚体和mGlu7同源二聚体的激活差异。这是首次为mGlu异源二聚化研究提供的结构信息，对于进一步认识该家族受体异源二聚化分子调控机理奠定了坚实的基础。相关研究论文于伦敦时间2021年6月16日下午16时在国际顶级学术期刊Nature上在线发表¹。同时，刘剑峰教授还参与吴蓓丽/赵强课题组的另一篇在Nature背靠背发表的工作²。该工作发现了mGlu2同源二聚体和mGlu4同源二聚体结合G蛋白也采用非对称的激活模式。这个发现与刘剑峰教授和张岩教授于4月18日在Nature杂志在线发表的GABA_B受体异源二聚体非对称激活G蛋白具有相似的激活范式³，并证实C类GPCR二聚体对G蛋白具有不同于其他家族GPCR的独特的结合模式。三篇论文将于6月24日在Nature杂志同期正式发表。

图1. mGlu2-mGlu7非激活态结构和mGlu2-mGlu7非对称激活机制

本研究论文的第一作者是中国科学院大学杭州高等研究院博士后杜娟、中国科学院上海药物研究所博士生王德健和林淑玲、华中科技大学讲师许婵娟以及中国科学院生物物理研究所博士生范宏成和台林华。生命学院刘剑峰和中国科学院吴蓓丽、赵强、柳红、孙飞为共同通讯作者。该项目主要合作者还包括法国功能基因研究所Pin JP教授、Rondard P教授和中国科学院上海药物研究所周宇研究员等。该研究工作得到了科技部、国家自然科学基金委员会和中国科学院等的经费支持。

全文链接：

1. https://www.nature.com/articles/s41586-021-03641-w

2. https://www.nature.com/articles/s41586-021-03495-2

3. https://www.nature.com/articles/s41586-021-03507-1