胰岛素-胰岛素受体的复合体研究

作为一个重要的基础科学问题，目前学术界对于跨越细胞膜的胰岛素受体胞外部分是怎样与配体(胰岛素)结合，进而激活受体位于胞内的酪氨酸激酶，开始信号传递这一过程仍缺乏在结构水平上的了解。申请人前期研究表明，胰岛素分子通过两个结合表面，分别与胰岛素受体二聚体的两个结构单体直接结合，此结合过程伴随着胰岛素分子较大的构象变化。为深入研究胰岛素-胰岛素受体的复合体结构，拟采用光敏感共价交联和质谱学等手段，系统地研究胰岛素-胰岛素受体复合体中的相互结合表面；利用FRET技术，检测胰岛素在与其受体结合过程中所产生的构象变化；并在这两方面研究基础上，结合分子结构模拟计算，获取胰岛素-胰岛素受体复合体的模拟结构。本研究将为胰岛素受体激动剂和拮抗剂药物的设计提供理论依据，对胰岛素受体家族成员在糖尿病、癌症及发育上所起的作用提供结构信息，并为研究膜蛋白受体-配体的复合体结构提供新的技术思路。

作为一个重要的基础科学问题，学术界对于跨越细胞膜的胰岛素受体胞外部分是怎样与配体(胰岛素)结合，进而激活受体位于胞内的酪氨酸激酶，开始信号传递这一过程仍缺乏在结构水平上的了解。申请人通过本项课题研究表明，胰岛素分子通过两个结合表面，分别与胰岛素受体二聚体的两个结构单体直接结合，此结合过程伴随着胰岛素分子较大的构象变化。为深入研究胰岛素-胰岛素受体的复合体结构，本研究还采用光敏感共价交联和质谱学等手段，系统地研究胰岛素-胰岛素受体复合体中的相互结合表面，并结合X-射线晶体衍射数据和利用FRET技术，检测胰岛素在与其受体结合过程中所产生的构象变化。我们的结果整体表明，胰岛素的A链(如A2,A3,A14等主要氨基酸)主要与胰岛素受体C末端alpha-CT区域结合，而B链C末端氨基酸呈现与胰岛素受体的alpha-CT区域和N端的Leucine-rich domain 1（L1）交叉结合的有趣现象，显示胰岛素B链被由胰岛素受体N-末端和C末端区域给夹在其中，形成一个独特的“三明治”结构。利用我们合成的独特的双功能标记的胰岛素衍生物，我们进一步利用光交联研究发现，胰岛素与胰岛素受体的alphaCT和L1结构域之间是一种特殊的反式结合。本课题发表中文核心及SCI收录论文多篇，另有多篇论文正在撰写和审稿中, 并培养了多名研究生。本课题成果为胰岛素受体激动剂和拮抗剂药物的设计提供了进一步的理论依据，对胰岛素受体家族成员在糖尿病、癌症及发育上所起的作用提供结构信息，并为研究膜蛋白受体-配体的复合体结构提供新的技术思路。