基于激活行为差异的C族GPCRs同源二聚体的激活信号传导机制研究

C族GPCRs（mGluRs、GABABR等）介导体内多种重要生理病理进程，其为组成性二聚体，每个单体包括VFT、HD和两者之间的CRD。该类受体的激活机制一直是研究的热点，但囿于多种技术困难，目前对VFTs-CRDs到HDs的激活信号传导过程了解很少。最近我们发现不同的C族GPCRs同源二聚体在激活信号传导过程中存在着截然不同的顺反效应，这为我们通过分析二聚体内两个HD单体的构象区别而研究该进程提供了可能。因此我们计划通过检测多种受体激活过程中顺反效应的差异，比对结构同源位点上的趋异变化而预测关键的非保守残基,然后在该位点定向突变以改变和重构不同受体的激活方式，结合生物信息学研究的结果，展示两个HD单体在不同条件下的构象差异和激活方式，从而解析激活信号传导过程中所涉及的构象变化和分子机制。本项目的实施将更好的了解C族GPCRs的激活机制，同时也有助于以该族受体为靶点的药物开发。

本项目着力于研究C族G蛋白偶联受体中各个代表性成员如mGluR2、mGluR4、mGluR5等受体二聚体中各功能域在激活过程中的分子间和分子内相互作用，拓扑学效应例如顺式激活或反式激活之间的差异以及其发生机制。在项目研究过程中，我们发现mGluR2与mGluR5一样，一个VFT的关闭则可导致激活。但其不同于报道的mGluR5，具有完全的反式激活效应；而mGluR4则需要两个VFT结构域的同时关闭才能激活。我们进一步发现，已知的一些参与受体激活的关键位点如VFT底部的保守的C234，CRD顶部的H523和底部的P336K337R338均不参与决定该激活行为。利用剪切体我们发现两种受体的激活行为均仅依赖于HD区，说明HDs内的相互作用决定其激活行为，但进一步的位点和机制还在研究过程中。我们同时检测了mGluR2/mGluR4异二聚体的激活行为，结果发现异二聚体中仅激活mGluR4的HD区，这种非对称性激活模式在其他mGluRs异二聚体中也存在。同时发现在异二聚体中存在两条激活信号传导路径，而不同路径的选择和激活强度依赖于VFTs的构象（已基本整理完成）。我们还发现GRK2而不是GRK5可以导致mGluR5失敏，而该失敏为非磷酸化依赖但依赖Gq与GRK2之间的相互结合（Mol Bio,2013)。我们还发现mGluR5在蛛网膜下出血后在小胶质细胞中高表达，而其激动剂和正向变构剂均可以抑制小胶质细胞的激活以及后续炎症反应从而保护神经元（已投Neuropharmacology）。我们还发现GABABR异二聚体配体结合后可激活Rap1蛋白，而激活的Rap1-GTP可结合到GB1细胞内尾巴的最后7个残基，并促进内化的GABABR通过循环回到细胞膜上，从而维持在细胞膜上的表达量（已投J Cell Sci,修回）。