生物通报道：2012年荣获诺贝尔化学奖的是两位美国科学家：罗伯特·莱夫科维茨（Robert J. Lefkowitz）和布莱恩·科比尔卡（Brian K. Kobilka），他们因“G蛋白偶联受体”研究领域的杰出贡献而获奖。

其中Brian K. Kobilka现任斯坦福大学医学院教授，美国科学院院士，2012年受聘清华大学“客座教授”，目前已完成在清华大学医学院实验室的建立，并已开始指导博士生和博士后。这位学者近期与加拿大科学家合作，在Cell杂志上发表了题为“The Dynamic Process of β2-Adrenergic Receptor Activation”的文章，获得了一种典型G蛋白偶联受体：β₂肾上腺素受体（β₂AR）在激活过程中的动力学研究新进展，这对于解析这种重要受体的作用机制意义重大。

G蛋白偶联受体GPCR能调控不同的信号转导途径，调控方式常常是通过配体特异性模式，但是关于这种广泛存在的受体相关的功能性构象，科学家们还了解的不多。

在这篇文章中，研究人员利用NMR光谱技术，分析了一种典型G蛋白偶联受体：β₂肾上腺素受体跨膜核心部分的构象动力学。β₂肾上腺素受体（β₂2-adrenergic receptor）广泛分布于气道，能与激动型G蛋白偶联，激活腺苷环化酶，进而提高细胞内cAMP（环腺苷酸）浓度。

研究人员首先通过¹³CH_3ε-蛋氨酸进行标记，获取未标记受体的HSQC谱，结合上一种反相激动剂和激动剂的受体，以及G蛋白模拟纳米体的HSQC谱，通过分析这些数据，他们发现了晶体结构中未曾发现过的构象状态，并且与激动剂结合和反相激动剂结合的构象也存在不同。

研究表明，β₂AR与视紫红质（激动剂单独无法稳定完全的活性构象）不同，这表明激动剂结合处与G蛋白偶联表面之间的构象连接并不是固定的，这有助于解析为何β₂AR能结合多种信号和调控蛋白。

Kobilka教授发表过多篇关于G蛋白偶联受体的研究成果，比如去年其研究组一连公布了多篇论文，报道了G蛋白偶联受体(GPCR)作用复合物的详细晶体结构，被称为是一项真正具有突破意义的成果。

研究人员利用X线晶体成像技术(X-ray crystallographic)对与G蛋白偶联的β2肾上腺素能受体复合物进行了研究，据报道，G蛋白是一种由三个不同亚单位组成的蛋白，它很容易与GPCR蛋白分开，并且解离成三个独立的亚单位，而且这个复合物的大小大约是β2肾上腺素能受体蛋白的2倍。如果要拿到β2肾上腺素能受体蛋白——G蛋白复合物的晶体结构首先就得开发出纯化该复合物并且让它稳定存在的新技术，比如让复合物与抗体结合，或者对数千种不同的结晶条件进行系列实验等等。

由于GPCR属于膜蛋白——穿插细胞膜多达7次，而且构象形态多，因此其结构生物学分析不容易开展，而这篇文章完成了GPCR跨膜信号作用复合物的X-射线晶体结构，实现了许多人未能完成的任务，正如密苏里州大学的Stephen Sprang所说的那样：这是一篇真正具有突破意义的文章，多年以来，我们这行里的人都在梦想得到这个结构图，因为它最终会告诉我们GPCR受体是如何发挥作用的。（生物通：万纹）

原文摘要：

The Dynamic Process of β2-Adrenergic Receptor Activation

G-protein-coupled receptors (GPCRs) can modulate diverse signaling pathways, often in a ligand-specific manner. The full range of functionally relevant GPCR conformations is poorly understood. Here, we use NMR spectroscopy to characterize the conformational dynamics of the transmembrane core of the β2-adrenergic receptor (β2AR), a prototypical GPCR. We labeled β2AR with 13CH3-methionine and obtained HSQC spectra of unliganded receptor as well as receptor bound to an inverse agonist, an agonist, and a G-protein-mimetic nanobody. These studies provide evidence for conformational states not observed in crystal structures, as well as substantial conformational heterogeneity in agonist- and inverse-agonist-bound preparations. They also show that for β2AR, unlike rhodopsin, an agonist alone does not stabilize a fully active conformation, suggesting that the conformational link between the agonist-binding pocket and the G-protein-coupling surface is not rigid. The observed heterogeneity may be important for β2ARs ability to engage multiple signaling and regulatory proteins.

作者成果简介：

Brian K. Kobilka博士首创了利用T4溶菌酶融合蛋白方法解析GPCR晶体结构的方法，成为之后GPCR结构生物学研究的最常规方法。2007年，利用这种方法，他与结构生物学家合作解析了人β2肾上腺素受体的晶体结构，之后四年即被引用逾千次。与此同时，他还独立地通过抗体片段介导法解析了人β2肾上腺素受体的结构，这些成果被评为当年的科学十大进展。2011年，Kobilka研究组又解析了结合激动剂的处于活性状态的人β2肾上腺素受体的结构。最重要的是，他于2011年成功解析Gαβγ-β2肾上腺素受体复合物的结构，从而能够完整解释GPCR如何被配体激活以及再激活下游G蛋白从而传递信号的过程。

GPCR（G Protein Coupled Receptor，即G蛋白偶联受体）广泛参与感知、生殖、发育、生长、神经和精神等多种生命活动以及内分泌和代谢等多种生理过程；与糖尿病、心脏病、肿瘤、免疫和感染性疾病、神经与精神疾病等重要疾病的发生、发展及治疗密切相关。超过50%的临床用药物以及正在研发中的药物都作用于GPCRs。全球20种最畅销的12种药物都是以GPCRs作用靶标，每年的销售总额高达2000亿美元。

闁瑰灚鎹佺粊锟�

濞戞挸顑堝ù鍥┾偓鐟邦槹瀹撳孩瀵奸敂鐐毄閻庢稒鍔掗崝鐔煎Υ婵犲洠鍋撳宕囩畺缂備礁妫滈崕顏呯閿濆牓妯嬮柟娲诲幘閵囨岸寮幍顔界暠闁肩瓔鍨虫晶鍧楁閸撲礁浠柕鍡楊儐鐢壆妲愰姀鐙€娲ゅù锝嗘礋閳ь剚淇虹换鍐╃閿濆牓妯嬮柛鎺戞閻庤姤绌遍崘顓犵闁诡喓鍔庡▓鎴︽嚒椤栨粌鈷栭柛娆愬灩楠炲洭鎯嶉弮鍌楁晙

10x Genomics闁哄倹婢橀幖顪渋sium HD 鐎殿喒鍋撻柛姘煎灠瀹曠喓绱掗崱姘姃闁告帒妫滄ご鎼佹偝閸モ晜鐣遍柛蹇嬪姀濞村棜銇愰弴鐘电煁缂佸本妞藉Λ鍧楀礆閸℃ḿ鈧粙鏁嶉敓锟�

婵炲棎鍨肩换瀣▔鐎ｎ厽绁癟wist闁靛棗锕ｇ粭澶愬棘椤撶偛缍侀柛鏍ㄧ墱濞堟厤RISPR缂佹稒鐩埀顒€顦伴悧鍝ヤ沪閳ь剟濡寸€ｎ剚鏆╅悗娑欏姃閸旓拷

闁告娲滅划蹇涙嚄閻愬銈撮幖鏉戠箰閸欏棝姊婚妸銉ｄ海閻犱焦褰冮悥锟� - 婵烇絽宕崣鍡樼閸℃鎺撶鎼达綆鍎戝☉鎾亾濞戞搩浜滃畷鐔虹磼閸℃艾鍔掗悗鍦仱閻涙瑧鎷嬮幑鎰靛悁闁告帞澧楅弳鐔煎箲椤斿灝绐涢柟璨夊倻鐟㈤柛娆樺灥椤宕犻弽顑帡寮搁敓锟�

濞戞挸顑堝ù鍥Υ婵犲嫮鐭庨柤宕囧仜閸炴挳鎽傜€ｎ剚顏ら悹鎰╁妺缁ㄧ増鎷呭⿰鍐ㄧ€婚柡瀣姈閺岀喎鈻旈弴鐘虫毄閻庢稒鍔掗崝鐔煎Υ閿燂拷