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哈爾濱工業(yè)大學(xué)科學(xué)院首次利用冷凍電鏡鎖定配體組胺的位置

2021-04-14 11:27:52 來源：科技日報

記者4月12日從哈爾濱工業(yè)大學(xué)獲悉，該校生命科學(xué)院何元政教授團隊首次利用冷凍電鏡對人組胺受體復(fù)合物（1/Gq）的結(jié)構(gòu)進行了解析，鎖定了配體組胺在人組胺受體1蛋白活性口袋中的位置，為今后過敏性疾病新藥設(shè)計開發(fā)提供了重要依據(jù)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于4月7日的最新一期《自然·通訊》雜志上。經(jīng)檢索查新結(jié)果證實，該科研成果為國內(nèi)外首次報道。

何元政介紹，臨床上，抗組胺藥物開發(fā)距今已長達半個多世紀(jì)，一直用于治療過敏性疾病。不足的是，第一代抗組胺藥血腦屏障通透性高，受體選擇性低，容易引起嗜睡、口干等問題。第二、三代抗組胺藥，如西替利嗪、氯雷替丁、非索非那定等，盡管能顯著降低腦通透性，但與受體親和力低，且有心臟毒性。

目前，最成功的抗組胺藥物多是帶有一個堿性氨基的大分子，這與組胺的咪唑環(huán)和乙胺側(cè)鏈有很大不同，而這些大分子的抗組胺藥阻斷組胺受體1信號的機制卻仍然是待解之謎。在國家自然基金等項目支持下，何元政團隊?wèi){借冷凍電鏡，清晰地“勾勒”出了人組胺受體1與Gq蛋白的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)顯示，組胺通過與跨膜結(jié)構(gòu)域3和跨膜結(jié)構(gòu)域6的關(guān)鍵殘基相互作用激活受體，擠壓細(xì)胞外側(cè)的結(jié)合口袋，打開細(xì)胞內(nèi)側(cè)的空腔，使Gq蛋白募集。相反，抗組胺藥利用其龐大的基團將跨膜結(jié)構(gòu)域3和跨膜結(jié)構(gòu)域6推開，擴展了配體結(jié)合口袋，形成了一種“擠壓激活，擴張失活”的模型。結(jié)構(gòu)詳細(xì)分析為設(shè)計更加有效、副反應(yīng)輕微的新型抗組胺藥物提供了重要線索。

據(jù)悉，過去10年間，在分析大分子結(jié)構(gòu)時，冷凍電鏡一直是最有力的工具。而在上述重大成果中，何元政課題組在國內(nèi)外首次利用冷凍電鏡，精準(zhǔn)“描繪”了人組胺受體復(fù)合物（1/Gq）的結(jié)構(gòu)，使研究者清楚地觀察到小分子如何結(jié)合在蛋白質(zhì)的活性口袋中，由此拓展了冷凍電鏡的應(yīng)用范圍和研究深度。

標(biāo)簽：哈爾濱冷凍電鏡配體組胺